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關于泵的汽蝕

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閱讀次數:132    2020-08-17 16:02:23

 

什么是汽蝕?

 

泵中的液體局部壓力下降到臨界壓力時,液體中便會產生氣泡。汽蝕是氣泡聚集、運動、分裂、消滅的全過程。臨界壓力一般接近汽化壓力。

 

汽蝕有哪些危害?

 

A 過流部件腐蝕

 

腐蝕原因有兩個:

 

一是由于氣泡破滅時產生高頻(600~25000HZ)沖擊,壓力高達49Mpa,致使金屬表面出現機械剝蝕;

 

二是由于汽化時放出熱量,并有溫差電池作用產生水解,產生的氧氣使金屬氧化,發生化學腐蝕。

 

 

B 泵性能下降

 

泵汽蝕時葉輪內的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上的表現是Q-H曲線,Q-P、Q-η曲線下降,嚴重時會使泵中的液流中斷,不能工作。

 

對于低比轉速,由于葉片間流道窄而長,一旦發生汽蝕,氣泡充滿整個流道,性能曲線會突降。

 

對于中高比轉速,流道短而寬,因而氣泡從發生發展到充滿整個流道需要一個過渡過程,相應的性能曲線開始是緩慢下降,之后增加到某一流量時才急劇下降。

 

離心泵最易發生汽蝕的部位

 

  • 葉輪曲率最大的前蓋板處,靠近葉片進口邊緣的低壓側;

  • 壓出室中蝸殼隔舌和導葉的靠近進口邊緣低壓側;

  • 無前蓋板的高比轉數葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側;

  • 多級泵中第一級葉輪。

 

 

提高抗氣蝕措施

 

1、提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施

 

  • 改進泵的吸入口至葉輪附近的結構設計。增大過流面積;增大葉輪蓋板進口段的曲率半徑,減小液流急劇加速與降壓;適當減少葉片進口的厚度,并將葉片進口修圓,使其接近流線型,也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓;提高葉輪和葉片進口部分表面光潔度以減小阻力損失;將葉片進口邊向葉輪進口延伸,使液流提前接受作功,提高壓力。

  • 采用前置誘導輪,使液流在前置誘導輪中提前作功,以提高液流壓力。

  • 采用雙吸葉輪,讓液流從葉輪兩側同時進入葉輪,則進口截面增加一倍,進口流速可減少一倍。

  • 設計工況采用稍大的正沖角,以增大葉片進口角,減小葉片進口處的彎曲,減小葉片阻塞,以增大進口面積;改善大流量下的工作條件,以減少流動損失。但正沖角不宜過大,否則影響效率。

  • 采用抗氣蝕的材料。實踐表明,材料的強度、硬度、韌性越高,化學穩定性越好,抗氣蝕的性能越強。

     

 

2、提高進液裝置有效氣蝕余量的措施

 

  • 增加泵前貯液罐中液面的壓力,以提高有效氣蝕余量。

  • 減小吸上裝置泵的安裝高度。

  • 將上吸裝置改為倒灌裝置。

  • 減小泵前管路上的流動損失。如在要求范圍盡量縮短管路,減小管路中的流速,減少彎管和閥門,盡量加大閥門開度等。

  • 降低泵入口工質介質溫度(當輸送工質接近飽和溫度時)。

 

以上措施可根據泵的選型、選材和泵的使用現場等條件,進行綜合分析,適當加以應用。

 

汽蝕余量與吸程

 

泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會產生汽體,汽化的氣泡在液體質點的撞擊運動下,對葉輪等金屬表面產生剝蝕,從而破壞葉輪等金屬,此時真空壓力叫汽化壓力,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量,單位用米標注,用(NPSH)r。

 

吸程即為必需汽蝕余量Δh:即泵允許吸液體的真空度,亦即泵允許的安裝高度,單位用米。 吸程=標準大氣壓(10.33米)-汽蝕余量-安全量(0.5米) 標準大氣壓能壓管路真空高度10.33米。

 

例如:某泵氣蝕余量為4.0米,求吸程Δh

解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米

 

各自計量單位及表示字母?

 

汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差,單位用米(水柱)標注,用(NPSH)表示,具體分為如下幾類:

 

  • NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量,越大越不易汽蝕;

  • NPSHr——泵汽蝕余量,又叫必需的汽蝕余量或泵進口動壓降,越小抗汽蝕性能越好;

  • NPSHc——臨界汽蝕余量,是指對應泵性能下降一定值的汽蝕余量;

  • [NPSH]——許用汽蝕余量,是確定泵使用條件用的汽蝕余量,通常取 [NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。

 

必需汽蝕余量和有效汽蝕余量有何區別

    

汽蝕余量分有效氣蝕余量NPSHa和必須氣蝕余量NPSHr。泵的必須汽蝕余量是泵的特性,由設計決定,泵的有效汽蝕余量由工藝管路決定。 

 

對于給定泵,在給定轉速和流量下必需具有的汽蝕余量稱為必需汽蝕余量,常用NPSHr表示。又稱為泵的汽蝕余量,是規定泵要達到的汽蝕性能參數。

 

NPSHr和泵的內部流動有關,是由泵本身頭定的,其物理意義是表示液體在泵進口部分壓力下降的程度,也就是為了保征泵不發生汽蝕,要求在泵進口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量。

 

必須汽蝕余量與裝置參數無關,只與泵進口部分的運動參數(vo、wo、wk等)有關,這些運動參數在一定轉速和流量下是由幾何參數決定的。這就是說NPSHr是由泵本身(吸水室和葉輪進口部分的幾何參數)決定的。

 

對于既定的泵,不論何種介質(黏性大介質因影響速度分布除外),在一定轉速和流量下流經泵進口,因速度大小相同故有相同的壓力降,即NPSHr相同。所以NPSHr與液體的性質無關(不考慮熱力學因素)。

 

NPSHr越小,表示壓力降小,要求裝置必須提供的NPSHa小,因而泵的抗汽蝕性能越好。因此:r代表required必需的,由泵本體決定,具體與轉速,葉輪形式等有關;

 

有效汽蝕余量是指由泵安裝條件所確定的汽蝕余量,常用NPSHa表示。又稱為裝置汽蝕余量,是由吸入裝置提供的在泵進口處單位重量液體具有的超過汽化壓力水頭的富余能量。

 

NPSHa越大,泵越不容易發生汽蝕。有效汽蝕余量的大小與裝置參數及液體性質(p、pv等)有關。因為吸入裝置的水力損失和流量的平方成正比,所以NPSHa隨流量的增加而減小。

 

因此: A代表available有效的,可以提供的,這個由系統和管路決定,必須經過嚴格計算;

 

要保證泵不氣蝕,NPSHa必須大于NPSHr。具體大多少,各種不同形式的泵都有經驗值, 一般把泵的必須汽蝕余量增加0.5-1m的富余能頭作為允許汽蝕余量。


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