文档介绍：第五节
离心泵的汽蚀
3-5-1 离心泵的汽蚀现象及其危害
液体在从泵吸人口流到叶片进口前,还会因流速增加和流阻损失而压力进一步下降
当Q小于设计Q时,液流在进口的wl撞击叶片正面,最低压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上. 如图K2处。
泵Q超过设计Q时,w1撞击叶片背面,最低压力部位在叶片进口靠近前盖板的叶片正面上,如图K1处
3-5-1 汽蚀现象及其危害
气体产生
如液体P降低到Pv或更低时,液体会汽化产生汽泡
还有原来溶于液体现因P降低而逸出的气体。
气泡破灭
流到高压区,迅速凝结,气体重新溶人液体
造成局部真空,四周液体质点以极大速度冲来,互相撞击,产生局部高达几十MPa的P,引起噪音和振动
造成后果
这时泵的Q、H和效率都将降低,严重时导致吸人中断
气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏
氧气借助汽泡凝结时的放热,对金属有化学腐蚀作用
在上述双重作用下,叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏
3-5-2 汽蚀余量
汽蚀余量--是指泵人口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差,用h表示。
汽蚀余量又有有效汽蚀余量ha。和必需汽蚀余量hr。之分。
ha—指泵工作时实际所具有的汽蚀余量,取决于泵的吸人条件和液体的P,而与泵无关
它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量
式中: z-泵吸人口位置头, Ps-泵吸人口绝对压力,Pa;
Vs——泵吸人口流速,m/s。
3-5-2 汽蚀余量
hr-必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量
它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流量,反映了液体进泵后压力进一步降低的程度,而与泵的吸人条件及所吸液体的Pv值无关
hr越小,表明泵的汽蚀性能越好。
hr随Q的增大而增大
因为Q增大时,液体进泵后的压降也增加的缘故。
hr 用汽蚀试验来确定
在试验中逐步增大吸人真空度
h r和Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵吸人性能好坏的性能参数,其性质一样,只是表示方式不同而已。
3-5-3汽蚀特性曲线
在ha 接近hr, 但尚未降到很低时
汽泡虽已产生但不多
泵的性能参数没有显著变化
这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情况称为“潜伏汽蚀”。
长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。
当泵的有效汽蚀ha降到低于hr时
汽泡已发展到一定程度,它会使叶道间的通流截面明显减小,汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量,故泵的流量、扬程和效率都将明显降低,同时产生噪声和振动,这时测得的流量和扬程出现脉动,即图3—28中泵特性曲线上画有斜线段的部分,称为不稳定汽蚀区。泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。
3-5-3汽蚀特性曲线
当hr进一步降低
液流在叶片进口处出现脱流,形成汽水两相区
由于含汽量增加,汽泡破灭时所引起的液压冲击就会明显减轻,Q和H脉动消失
这时降低管路阻力只能减小H,使两相区的长度增加,而Q几乎不再增大,在特性曲线上表现为近似一条下垂线,称为“断裂工况”,曲线上开始陡降的那一点K称断裂点
3-5-3 汽蚀特性曲线
在断裂工况线上工作时振动和噪声并不强烈,部件的汽蚀破坏也不明显,这种工况也称为“稳定汽蚀”。
图上给出了不同z时的Q—H曲线和hr一Q曲线
泵的吸高z1越大,有效汽蚀余量hr越小,断裂工况就越向小Q方向移动,泵不发生汽蚀的Q范围也就越小。
3-5-3 汽蚀特性曲线
ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同,汽蚀特性曲线也有差异。
中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长,发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道,使扬程、效率急剧下降,其特性曲线具有明显的断裂点
其中低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流,难以出现稳定汽蚀的工况
高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵,叶片间的流道短而宽,所以汽泡发生后不会迅即布满流道,从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分
3-5-4 防止汽蚀的措施
大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀
考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害,泵在使用时要求ha≥110% hr ,(两者差值≥0,5m)。
在船用泵中,比较容易发生汽蚀的主要是:
所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环泵等
或工作中流注高度会显著降低的泵,如货油泵等
还有那些吸人液面真空度较大的泵,如冷凝器及海水淡化装置的凝水泵