離心泵的氣蝕

離心泵的氣蝕姓名：班級：07過控指導老師：氣蝕的概念離心泵是靠葉輪以一定的速度旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力將液體介質(zhì)輸送出去的一種流體機械。離心泵在工作時往往會產(chǎn)生一種特殊現(xiàn)象液體在泵內(nèi)流動時，由于葉片的形狀和液流在其突然改變方向等流動特點，在葉片附近的非工作面等處存在著某些局部低壓區(qū)。若處于低壓區(qū)的流體壓力降低到對應(yīng)液體溫度的飽和蒸汽壓液體便開始汽化而產(chǎn)生氣泡如果壓力繼降低氣泡及其區(qū)域會逐漸增大和擴大與此同時一部分原來可能溶解在液體中的某些活波氣體（如水中的氧等），也會由于壓力降低而逸出重新成為氣泡。當以上這些氣泡隨液流進入泵內(nèi)高壓區(qū)時，它們受壓又迅速凝縮甚至破碎消失。在氣泡消失的瞬間，氣泡周圍的液體迅速進入氣泡凝失產(chǎn)生的空穴，并伴有局部的高溫高壓水擊現(xiàn)象。流體中氣泡的產(chǎn)生、擴大、潰滅的過程中伴隨著復雜的物理化學現(xiàn)象，表現(xiàn)出噪聲、振動，并伴有流量、揚程和效率的降低，致使水泵的性能下降，同時過流部件也會遭到破損，甚至不能工作。以上現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣蝕。二.氣蝕的后果和影響當氣泡不太多、汽蝕不嚴重時，它對泵的運行還不至于產(chǎn)生明顯的影響。但是當氣泡大量產(chǎn)生、氣蝕持續(xù)發(fā)展時，就會產(chǎn)生嚴重的后果和危害。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：泵的性能突然下降。泵發(fā)生氣蝕時,使流體介質(zhì)連續(xù)性受到破壞，泵的揚程、流量、效率（H?Q曲線、N?Q曲線）都會急劇下降，導致泵不能連續(xù)正常工作。（1） H-Q曲線表示泵的壓頭與流量的關(guān)系。離心泵的壓頭普遍是隨流量的增大而下降（在流量極小時可能有例外）。（2） N-Q曲線表示泵的軸功率與流量的關(guān)系。離心泵的軸功率隨流量的增大而上升，流量為零時軸功率最小。所以離心泵起動時，應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門,使起動電流減少,以保護電機。泵產(chǎn)生振動和噪音。氣泡潰滅時，產(chǎn)生強烈的水擊，因流體質(zhì)點間相互沖擊和對流道壁面的強烈沖擊會產(chǎn)生寬頻帶的噪聲，甚至能聽到“劈劈啪啪”的爆炸聲，并引起泵的振動,造成泵不能正常工作。對過流部件的侵蝕。氣蝕對材料的侵蝕是迅速而嚴重的，它可使流道部件（主要是葉輪）變成蜂窩狀或海綿狀，嚴重的表面被蝕透、穿透。汽蝕也是水力機械向高流速發(fā)展的巨大障礙。因為液體流速愈高，會使壓力變得愈低更易汽化發(fā)生汽蝕。機理十分復雜，人們尚未完全認識清楚。汽蝕余量及汽蝕判別式（1）必需氣蝕余量（NPSH）r從泵入口到葉輪內(nèi)最低壓力處的靜壓能頭，用(NPSH)r表示，稱為必需氣蝕余量。計算(NPSH)r的經(jīng)驗公式是:式中：u0為葉輪進口平均流速,通常指葉輪喉部液體絕對速度；31為葉輪進口處液體的相對速度；入1為因絕對速度變化(從泵入口到葉輪進口)及水力損失的壓降系數(shù)；入2為流體繞過葉片頭部的壓降系數(shù)。入1一般取1.0?2.0；入2與沖角、葉片數(shù)、葉片頭部形狀等有關(guān)，對于比轉(zhuǎn)數(shù)Q1n<120(n=3.65產(chǎn)(4-33)式中 n、Q、h分別是每N分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、流量和揚程)的葉輪，取氣=1.24+(0.07+0.42匕)("-0.615)(4-34)1 1 1式中：U1為葉片進口處絕對速度；u1為葉片進口處液體圓周速度；S0為葉片進口處厚度；S1為葉片最大厚度不考慮變速情況下，(NPSH)r只與泵結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與吸入管路無關(guān)；又由于它反映液流從泵入口到葉片進口能量降低值，因此它越小越好,越小越不易發(fā)生氣蝕，即抗氣蝕性能越好。(2)有效氣蝕余量(NPSH)a根據(jù)伯努利方程可導出NPSHa=P-P°+址 (4-35)pg 2g式中:P0、C0為吸液管液體到泵入口處的壓力和速度；Pv為液體所處溫度下的飽和蒸氣壓；「為液體密度。式G)說明，有效氣蝕余量實際上就是流到泵入口處單位質(zhì)量液體所具有的、比氣蝕時的靜壓所富余的能量，它與泵吸入裝置的條件，如吸液管內(nèi)的壓力、吸入管的幾何安裝高度、阻力損失、液體性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與泵本身無關(guān)。氣蝕余量的基本關(guān)系離心泵發(fā)生氣蝕的條件是由泵本身和吸入裝置兩方面決定的。因此研究氣蝕發(fā)生的條件，應(yīng)從泵本身和吸入裝置雙方來考慮泵氣蝕的基本關(guān)系式為:NPSHcWNPSHrW[NPSH]WNPSHaNPSHa=NPSHr(NPSHc)—泵開始氣蝕NPSHa>NPSHr(NPSHc)—泵無氣蝕式中:NPSHa一裝置氣蝕余量又叫有效氣蝕余量越大越不易發(fā)生氣蝕欲增大裝置氣蝕余量，在大NPSHc—臨界氣蝕余量是指對應(yīng)泵性能下降一定值的氣蝕余量。[NPSH]一許用氣蝕余量是確定泵使用條件用的氣蝕用量通常取NPSH]=(111?115)NPSHc。三。提高離心泵抗汽蝕性能的措施合理確定葉片進口邊和前蓋板形狀葉片進口邊向葉輪進口外延和減少前蓋板與葉輪軸線夾角，即減少液流從軸向到徑向的過渡程度，縮短了從泵入口到葉輪入口的距離，減少了液流從軸向到徑向的轉(zhuǎn)彎損失，它們都能減少壓降系數(shù)，從而提高泵的抗氣蝕性能。但這樣會增加葉輪鑄造的難度和增大葉輪軸向尺寸。合理增大葉片進口沖角△&通常推薦葉片進口沖角AB為3?15°，其結(jié)果可以增大葉片進口安放角，減少壓降系數(shù)，從而既不影響泵的效率又可提高泵的抗氣蝕能力。采用雙吸式葉輪在泵流量一定的情況下，這樣做可以使流經(jīng)單側(cè)葉輪的流量減少一半，從而降低每個葉輪進口平均流速、葉輪進口處液體的相對速度和流體繞過葉輪頭部的壓降系數(shù)，但這樣受到結(jié)構(gòu)的限制。增加誘導輪在離心泵葉輪前面增加一個葉片負荷很低的軸流式葉輪，通常稱之為誘導輪。誘導輪不同于一般的軸流泵，它的輪轂比較小，葉片安放角也小，葉片數(shù)也少，葉柵密度大，這些特點使之具有很好的抗氣蝕性能。誘導輪產(chǎn)生的揚程能為后繼的離心葉輪起到增壓作用，使離心葉輪入口不產(chǎn)生氣蝕。除誘導輪本身具有優(yōu)良的抗氣蝕性能外，再加上它距離泵入口很近，能較明顯的減少從泵入口到葉輪進口間的能量降低值。由于誘導輪葉片間流道較長且外緣處相對速度大,外緣處如果產(chǎn)生氣泡，在外緣離心力作用下，壓力較高，也不易發(fā)生氣蝕和“堵塞”流道，即誘導輪性能受氣泡影響敏感程度較離心葉輪要低。故增加誘導輪是提高離心泵抗氣蝕性能的一種好方法。在某大型合成氨裝置中，表面冷凝器下的兩臺冷凝液泵經(jīng)常出現(xiàn)氣蝕,嚴重影響了裝置的穩(wěn)定運行，后經(jīng)改造,在葉輪前增加了一個誘導輪，很好地避免了氣蝕的發(fā)生。安裝前置泵在大型高揚程泵前設(shè)計安裝增壓前置泵，可以提高揚程泵的入口壓力，增大吸入管道的有效氣蝕余量，改變前者的耐氣蝕性能。調(diào)整安裝高度降低泵的安裝高度或提高入口容器的安裝高度，也可以增大，預(yù)防氣蝕。采用耐氣蝕(耐沖刷和磨損)的好材料該措施不能直接提高耐氣蝕性能，但能使泵更加耐氣泡侵蝕，從而延長泵的使用壽命。這些材質(zhì)的葉輪及流道能打磨，提高表面光潔度，減少液流漩渦的生成和減少誘發(fā)新氣泡的機會，從而間接減少泵的氣蝕。改善泵吸入裝置，增加有效氣蝕余量適