第4章 泵汽蚀的理论

第3章泵汽蚀理论

3-1 泵汽蚀现象概述1893年，人们确认英国一台驱逐舰螺旋浆的破坏是汽蚀的结果。这就是汽蚀现象的首次发现。之后、对螺旋桨、水轮机和水泵等水力机械的汽蚀问题进行了大量研究。随着机器向高速的方向发展，汽蚀一直是水力机械中至关重要的问题。

一、汽蚀的发生过程液体汽化时的压力为液体的汽化压力(饱和蒸汽压力)，液体汽化压力的大小和温度有关。温度越高，由于分子运动更为剧烈，其汽化压力越大。20℃常温清水的汽化压力为233.8Pa(0.0238 kgf／cm2)，而100℃水的汽化压力10l 296Pa(1.033kgf／cm2)(一个大气压力)。所以常温(20℃)清水当压力降为233.8 Pa时，就开始汽化，可见在一定温度下压力是促成液体汽化的外界因素。

液体在—定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。但是，气泡内的气体，实际上不完全是蒸汽，还包含着以溶解或核的形式存在的气体(主要是空气)。液体中溶解的气体由于扩散而进入气泡中，将助长气泡的成长。

汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象标为汽蚀的溃灭。

汽蚀的发生可以分为以下几个阶段：

1 初生阶段用肉眼或其它手段检测出汽蚀的发生

2 发达阶段初生阶段进一步发展，成为激烈发生的阶段

3 终结阶段由于压力上升气泡消失的阶段

泵在运转中，若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)，因为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生蒸汽、形成气泡。这些气泡随液体向前流动，至某高压处时，气体周围的高压液体致使气泡急骤地缩小以至破裂(凝结)。在气泡凝结的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击。这种现如发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏，上述产生气泡和气泡破裂使过流部件遭到破坏的过程就是泵中的汽蚀过程。

二、泵产生汽蚀时的现象

1．产生噪声和振动由于泵汽蚀时，气泡在高压区连续发生突然破裂，以及伴随的强烈水击，从而产生噪声和振动，可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的响声。根据噪卢可以检测汽蚀的初生。但是，把这种汽蚀噪声和周围环境的噪声以及机器内部因水流冲击而产生的噪卢区别开来，定量地确定其程度是相当困难的。在这种情况，注入少量空气可以缓冲噪声、振动以及对金属的破坏。

2．过流部件的腐蚀破坏泵长时间在汽蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏。这是因为气泡在凝结时金属表面受到像利刃似的高频(600一25000H2)强烈冲击，压力达49MPa，致使金属表而出现麻点以至穿孔。严重时金属晶粒松动并剥落而呈现出蜂巢状。汽蚀破坏除机械力作用外还伴有电解、化学腐蚀等多种很复杂的作用。

实践证明，汽蚀腐蚀破坏的部位，正是气泡消失之处。所以常常在叶轮出口和压水室进口部位发现破坏痕迹。但是，不能忘记汽蚀的发源地是在叶轮进口处。欲根治汽蚀必须防止在叶轮进口产生气泡。泵内部流动方向急剧变化、液流角度和叶片角度不一致或断面突然变化处，如产生局部汽蚀，则在此稍后部位往往出现汽蚀破坏。在叶片进口低压部分发生的气泡，并不在稍后处消失，一般在叶轮出口处以至壳体中破裂。高速轴流泵和斜流泵，通常在叶片背而和外用出现破坏。

图4—2所示的是泵过流部件汽蚀破坏的典型部位。

3．性能下降泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏，在外特性上的表现是流量—扬程曲线、流量一轴功率曲线、流量—效率曲线下降，严重时会使泵中的液流中断，不能工作。应当指出，泵发生汽蚀的初生阶段，持性曲线并无明显变化，有时因产生的气泡覆盖过流部分表面，形成光滑层而使泵效率稍有提高。泵的持性曲线山现明显变化时，汽蚀已发展到一定程度。

不同比转数的泵，由汽蚀引起性能下降的形式不同。低比转数泵，由于叶片间流道窄而长，故一旦发生汽蚀，气泡易于充满整个流道，因而性能曲线呈突然下降的形式。随着比转数增大，叶道向宽而短的趋势变化，因而气泡从发生发展到充满整个流道需要一个过渡过程，相应的泵的性能曲线开始是缓慢下降。之后增加到某一流量时才表现为急剧下降。轴流泵叶片少，叶片间重叠小，总有一部分处于高压作用，因而性能曲线在整个范围内只是缓慢下降。在多级泵中，因汽蚀发生在首级，所以性能曲线下降比单级泵小。

3-2 泵发生汽蚀条件的理论关系——汽蚀基本方程式

一台泵在运转中发生了汽蚀，但在完全相同条件下，换上另一台泵就可能不发生汽蚀，这说明泵是否发生汽蚀和泵本身的抗汽蚀性能有关。反之，同一台泵在某一条件下(如吸上高度7m)使用发生汽蚀，在改亚使用条件(吸上高度5m)则不发生汽蚀，这说明泵是否发生汽蚀还与使用条件有关。可见，泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。为此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸人变置双方面考虑。泵本身和吸入装置是既有区别又有联系的两个部分，从结构上看，吸人装置是指吸入液面到泵进口(指泵进口法兰处)前的部分，泵进口以后一直到泵出口为泵本身。可见，泵进口法兰是二者联系的桥梁。从流动方面看，液体从吸人装置连续流人泵内，但二者中的流动情况又各不相同。下面就从既有联系又有区别的这两方面着手，推导出泵发生汽蚀的理论关系，即汽蚀基本方程式。

泵是用来增加液体压力的机器。液体从叶轮进口到出口，压力逐渐增加。但是由于叶片进口绕流的影响，泵内的最低压力点通常发生在叶片背面进口稍后处，如图4—4中靠前盖板的k点。这是

因为此处和进口其它处相比半径大，因而圆周速度大。由速度三角形可知，相对速度相应变大，进口压力损失和绕流引起的压降就相应变大。另外，此处位于流运转弯的内壁，由液体转弯时离心力效应，此处流速大，压力低。假如k 点的压力等于汽化压力p v ，则泵发生汽蚀。故v k p p =是泵发生汽蚀的界限。

泵之所以能吸上液体，是因为叶轮旋转，在叶轮进口造成真空，吸人液面的压力p c 把液体压入泵的结果。即外因(p c )通过内因(真空)而起作用，二者缺一不可。若p c 减去从吸人液面到k 点的全部压力降，所得压力p k 小于汽化压力p v ，泵就会发生汽蚀。

现分别进行研究，首先确定泵进口s 处的压力p s ，列c 断面和s 断面的伯努利方程。

s c g 2s s c h h 2g v g p g p -++++=ρρ，s c g 2s c s h h 2g

v g p g p ----=ρρ （4-1） 由此可知、在吸人装置中的压降是由下述因素造成的。即

1 吸上高度h s

2 吸入装置的全部水力损失h c-s

3 建立泵进口速度头g

2v 2s 对s 点和0点列绝对运动伯努利方程

00-s 200s 2s s z h 2g

v g p z 2g v g p +++=++ρρ （4-2） 对0点和k 点列相对运动伯努利方程

k -0k 2k 2k k 020200h z 2g

u 2g w g p z 2g u 2g w g p ++-+=+-+ρρ（4-3） 由式（4-3）求得00z g

p +ρ代入式（4-2）得 0-s 202020k -0k 2k 2k k s 2s s h 2g

v 2g u 2g w h z 2g u 2g w g p z 2g v g p +++-++-+=++ρρ 即 k -s s k 2k 20202k 20k 2s s h )z z (2g

u -u 2g w w 2g v g p 2g v g p +-++-+=-+ρρ （4-4） 从泵进口s 到k 点的压力降

k -s s k 2k 200k 202s 20k s h z z 2g

u -u w w 2g w 2g v -v g p p +-+++=-)(1]-)[(2ρ (4-5) 令1-)(20

k w w =λ，并称其为叶片进口绕流压降系数。 由上式可知，从泵进口到k 点液体流动过程中的压力降是由下列因素造成的

1． v 0和v s 之差。如v 0大于v s ，造成压力下降；若v 0小于v s ，则引起压力升高。

2. 叶片进口绕流引起的压降

3．k 点圆周速度大于0点圆周速度引起的压力上升，因相差很小，通常不予考虑

4．泵进口s 点到k 点的垂直高度引起的压力下降，对于小泵可以不予考虑，对于大泵则不应忽略。

5．泵进口到k 点的水力损失引起压力下降，很小通常可不考虑。

设v k p p =，在通常情况下，式(4—5)可简化成

2g

w 2g v g p 2g v g p 2020v 2s s λρρ+=-+ (4-6) 令左边三项为NPSH ，并称为汽蚀余量。右边两项(精确讲应包括简化忽略的各项)为NPSHr 并称为泵汽蚀余量。用装置参数表示的汽蚀余量NPSH 称为装置汽蚀余量，用NPSHa 表示，即 NPSH=g p 2g v g p v 2s s ρρ-+，2g

w 2g v 2020λ+=NPSHr （4-7） 由（4-1）式可得 NPSHa=g

p h h g p g p 2g v g p v s c g c v 2s s ρρρρ---=-+- (4-8) 装置汽蚀余量又称为有效的汽蚀余量。装置汽蚀余量是由吸人装置提供的，在泵进口处单位重量液体具有的超过汽化压力水头的富余能量。国外称此为有效的净正吸头，即泵进口处(位置水头为零)液体具有的全水头减去汽化压力水头净剩的值，用NPSH a 表示。所谓有效的就是装置提供给泵有效的利用，净是指去掉了汽化压力水头，正是说明该值永为正值，如果是负值，液体在泵进口的压力就小于汽化压力了，这样在泵进口法兰处就汽蚀了。

NPSH a 的大小与装置参数及液体性质有关。因为吸入装置的水力损失和流量平方成正比。式(4-8)中的g

p ,h ,g p v g c ρρ是常数，所以NPSHa 随流量增加而减小。NPSH a 一q 曲线是下降的曲线(图5)。 泵汽蚀余量g

w g v 22NPSH 2020r λ+=和泵内流动情况有关，是由泵本身决定的。NPSH r 表征泵进口部分的压力降，也就是为了保证泵不发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。即要求装置提供的最小装置汽蚀余量。国外称此为必需的净正吸头。泵汽蚀余量

的物理意义表示液体在泵进口部分压力下降的程

度。所谓必需的净正吸头，是指要求吸入装置必须

提供这么大的净正吸头，方能补偿压力降，保证泵

不发生汽蚀。

泵汽蚀余量与装置参数无关，只与泵进口部分

的运动参数（k 00w ,w ,v ）有关。运动参数在一定转

速和流量下是由几何参数决定的。这就是说NPSH r

是由泵本身(吸水室和叶轮进口部分的几何参数)决

定的。对既定的泵，不论何种液体(除粘性很大、影

响速度分布外)，在一定转速和流量下流过泵进口。

因速度大小相同故均有相同的压力降，NPSH r 相同。

所以NPSHr 和液体的性质无关(不考虑热力学因素)。NPsH r 越小、表示压力降小，要求装置必须提供的NPSH a 小，因而泵的抗汽蚀性能越好。

因为v 0和w 0随流量的增加而增加，故NPSH r 与流量q 的关系曲线是上升的曲线。

式(4—6)是泵发生汽蚀条件的物理表达式。称为汽蚀基本方程式。在一定流量下，NPSHr 为定值，p v 为定值，如果改变p s 使得：

v k p p =，NPSH a =NPSHr 泵汽蚀

v k p p <，NPSH a

v k p p >，NPSH a >NPSHr 泵无汽蚀

可能提出这样的问题，汽蚀与否和最低压力点的静压力p k 的大小有关，为什么在泵汽蚀余量中引入速度头一项呢?这是因为泵进口速度一般和叶片进口前的速度v 0不相等。如s 0v v >，速度增加将引起压力下降，结果使k 点的压力降低。反之，如s 0v v <，将使k 点的压力增加。因此，把v s 放在NPSH a 内，把v 0放在NPSHr 内，就相当于在汽蚀基本方程中考虑了两者大小不同对k 点压力的影响。由式(4—5)可以看出，泵汽蚀余量表征液体在泵的进口部分的压力下降的程度，但是在数值上等于压力降和进口速度头之和。

汽蚀余量对于泵的设计、试验和使用那是十分重要的汽蚀基本参数。设计泵时根据对汽蚀性能的要求设计泵，如果用户给定了具体使用条件，则设计泵的汽蚀余量NPSHr 必须小于按使用条件确定的装置汽蚀余量NPSHa 。欲提高泵的汽蚀性能，应尽量减小NPSHr 。泵试验时，通过汽蚀试验验证NPSHr ，这是确定NPSHr 唯一可靠的方法。它一方面可以验证泵是否达到设计的NPSH r 值，另一方面，考虑一个安全余量，得到许用汽蚀余量[NPSH]，作为用户确定几何安装高度的依据。可见，正确地理解和确定汽蚀余量是十分重要的。

为了深入理解汽蚀的概念，应区分以下几种汽蚀余量：

1．NPSHa —装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量，是由吸人装置提供的，NPSHa 越大泵越不容易发生汽蚀；

2．NPSHr —泵汽蚀余量又叫必需的汽蚀余量，是规定泵要达到的汽蚀性能参数。NPSHr 越小，泵的抗汽蚀性能越好；

3．NPSHt —试验汽蚀余量，是汽蚀试验时计算出的值，试验汽蚀余量有任意多个，但对应泵性能下降一定值的试验汽蚀余量只有一个，称为临界汽蚀余量。用NPSHc 表示。

4．[NPSH]—许用汽蚀余量。这是确定泵使用条件(如安装高度)用的汽蚀余量，它应大于临界汽蚀余量，以保证泵运行时不发生汽蚀，通常取[NPSH]＝(1.1—l.5) NPSHc ，或[NPSH]＝NPSHc+k k 是安全值。

这些汽蚀余量有如下关系

NPSHc< NPSHr<[NPSH]< NPSHa

3-3 叶片泵的汽蚀相似定律

一、汽蚀相似定律 由上述可知，NPSHr 表示某一台既定泵的汽蚀性能。在此基础上可以找到一系列几何相似的泵在相似工况下汽蚀性能之间的关系，这种关系就是汽蚀相似定律。汽蚀相似定律用来解决相似泵(不同转速、尺寸)间汽蚀余量NPSHr 之间的换算问题。

对于几何相似、在相似工况下工作的模型泵(用下标M 表示)和实型泵对应点的速度比值λ相同，

由 2g

w 2g v 2020λ+=NPSHr ，可以写成

222M 2M 22M 2020M 2020M )(NPSHr (NPSHr)n

D n D u u w v w v ==++=λλ 即 222M 2M M NPSHr (NPSHr)n

D n D = （4-9） 式(4—9)就是汽蚀相似定律的表达式。几何相似的泵，在相似工况下，模型泵和实型泵的汽蚀余量之比等于模型泵和实型泵的转速和尺寸乘积的平方比。

当转速和尺寸相差不大时，相似定律换算结果较为准确。当转速和尺寸相差较大时，换算的NPSH r 与实际误差较大。

二、汽蚀比转数C

与比转数类似，可以推导出泵汽蚀相似准则——汽蚀比转数C 。对于几何相似的泵，在相似工况下由汽蚀相似定律，得

常数)(NPSHr

2=Dn

由泵相似定律， 常数3=n D q

以上两式加以适当变化、消去尺寸参数，得

常数NPSHr ]))(NPSHr (10)([3/41/4323

23==?q 5.62n Dn n D q 令常数为C ，并称为汽蚀比转数，即

3/4NPSHr q

5.62n C = （4-10）

当泵是几何相似和运动相似时，C 值等于常数。所以C 值可以作为汽蚀相似准数，并标志抗汽蚀性能的好坏。C 值越大(相应NPSHr 值越小)，泵的抗汽蚀性能越好。不同流量，对应不同的C 值，所以C 值和n s 一样，通常是指最高效率工况下的值。C 值和n s 一样，都是相似准数，其不同点在于汽蚀比转数强调泵的进口部分(吸水室和叶轮进口)的相似，且用汽蚀基本参数表示。

当前一般水泵的汽蚀比转数大致如下：

1．对抗汽蚀性能不作要求主要考虑提高效率的泵：例如流量很小的微型泵以及泥浆泵等，还有不要求汽蚀性能好的叶轮如多级泵的非第一级叶轮，这类泵的汽蚀比转数大约为

C ＝600~800

2．一般清水泵，设计时兼顾效率及汽蚀性能的，其汽蚀比转数大约为

C ＝800~1000

3．对抗汽蚀性能高的泵，如热电厂的锅炉给水泵、冷凝泵等，其第一级叶轮的汽蚀比转数大约为

C ＝600~800

要求汽蚀比转数C 大于1400的叶轮，就很难设计出来，只能采用在叶轮前加装诱导轮等措施。另外设计水泵叶轮时，要求汽蚀比转数高是要降低泵的效率的，故在不需要汽蚀性能很高的地方就不应提出过高的要求。

实践证明，当与模型相似的实型泵尺寸变大，转速变高时，对实型泵进行试验得到的抗汽蚀性能要比换算得到的性能好；同—台泵，转速越高试验得到的汽蚀性能亦较换算的性能越好。前面推导的相似定律，C 值和σ值为常数，只能适合于尺寸和转速相差不大的泵，反之误差较大。但是，对此目前尚无精确的计算方法。

一般低转速(小尺寸)泵向高转速(大尺寸)泵按相似理论换算所得的抗汽蚀性能偏于安全；反之，从高转速(大尺寸)向低转速(小尺寸)换算所得的抗汽蚀性能是不可靠的。

3-4 装置汽蚀余量的计算方法

汽蚀余量 NPSH ＝2g

p 2g v g p v 2s s -+ρ (4—11) 式中 g /p s ρ—换算到基准面上的泵进口压力水头(m)。这种换算很简单，即是根据具体情况，将在泵进口测得的压力水头加(当基准面在泵进口中心线下面时)或减去(基准面在泵进口中心线上面时)进口中心线到基准面的垂直距离；

2g /v 2s ——测量压力p s 断面的液体平均速度头(m)

g /p v ρ——抽送液体温度下的汽化压力水头(m)

NPSH ——汽蚀余量(m)，其值以换算到基准面上的数值表示(即用换算到基准面上的压力水头g /p s ρ计算NPSH)。

泵基准面在试验标准中有具体规定。也可参考图4--l 2选取。泵几何吸人高度h g 应从吸人液面算至基准面。

把基准面取至最容易发生汽蚀的位置，相当于在泵基本方程中考虑了忽略的s k z z -值，即算得的NPSH 减小(相当于NPSH r 增加)。

考虑吸上[吸人液面在基准面之下]和倒灌(吸人液面在基准面之上)两种情况，泵进口压力可以表示为

s c g 2s c s h h 2g

v g p g p ---= ρρ （4-12） 上式中h g 前符号负号表示吸入，正号表示倒灌。

代入（4-11），用吸入装置参数NPSHa 表示NPSH ，则 NPSHa=

2g

p h h g p v s c g c --- ρ （4-13） 由上式可得几何吸入高度 NPSHa -2g

p h g p h v s c c g --=-ρ（吸上） （4-14） 2g p h g p h v s c c g ++-

=-ρNPSHa （4-15） 式中 p c ——吸入液面的绝对压力(可以是大气压力或任意压力)

如前所述，当NPSH a ＝NPSH r 时，泵内最低压力点的压力等于汽化压力，泵处于发生汽蚀状态。实际上，泵在这种情况下运行是不允许的，故也不能据此来确定几何吸入高度。计算h g 时用的汽蚀余量称为许用汽蚀余量，用[ NPSH]表示。它应大于泵汽蚀余量NPSHr(或临界汽蚀余量NPSH c )，以确保有一定的安全裕量，裕量的大小视具体装置而定。一般取[NPSH]＝(1.1~1.5)NPSHc ，对于一些重要装置，或经常在大流量下运行，应取较大的裕量。泵在设计点附近NPSHr 最小，偏离设计点，尤其是偏向大流量侧NPSHr 增加。

3-5 提高泵抗汽蚀性能的措施

泵发生汽蚀的界限是NPSHa ＝NPSHr ，欲不使泵汽蚀，必须增大装置汽蚀余量NPSHa 和减小泵的汽蚀余量NPSHr 。前者是使用泵的问题，后者是设计泵的问题。影响泵汽蚀余量的主要因素是泵叶轮进口部分的几何形状，如叶轮进口直径D j 、叶片进口安放角β1、叶片进口边的形状、叶片数和叶轮进口流道形状等。

一、提高泵本身的抗汽蚀性能 要减小2g

w 2g v 2020NPSHr λ+=，必须通过减小00w v 、、λ来实现。 1. 叶轮进口直径D j

设0u1=v ，则 20

2020u v w += 增大D j ，则u 0增大、v 0减小，必存在一个D j 使二者平方和最小。

v 2j d D q v ηπ)(42h 0-=，600j nD u π=

则 222h 2020)60(2))(4)((12122)(1NPSHr j v

2j nD g d D q g g u g v πληπλλλ+-+=++= 为了求得使NPSHr 为最小值时的D j ，使NPSHr 对D 2j 求导，并令其等于零，得到

0)60(2)(1621NPSHr

232h 22=+-+-=n g d D q g dD d 2v

2j 2j πληπλ

设2220h j d D D -=，称D 0为叶轮进口当量直径，经整理得

3

00n q k D = （4-16） 式中 3ηπλλk v

260240)2(1+= 显然增加k 0可以减小v 0，从而减小NPSHr ，改进泵的抗汽蚀性能。但如果k 0取的过大，液流在进口处的扩散严重，破坏了流动的平稳性、形成旋涡使水力效率下降。另一方面，D j 增大，口环内径变大，口环的泄漏因泄漏过流面积增加而增大，使泵的容积效率下降。一般按下述原则选取k 0 对要求具有高抗汽蚀性能的叶轮，取k 0＝4.5~5.5

对兼顾抗汽蚀性能和效率的叶轮，取k 0＝4.0~4.5

对于主要考虑提高效率的叶轮， 取k 0＝3.5~4.0

2 . 叶轮叶片进口宽度

增加叶片进口宽度b 1，能增加进口过流面积，减小v 0和w 0，从而减小NPSHr ，这是提高抗汽蚀性能一种有效方法。高汽蚀性能的冷凝泵首级叶轮多采用这种方法，泵的效率一般说来随b 1增加而下降。通常

2.52h 1

1≤-d D D b 42j

π （4-17）

3. 叶轮盖板进口部分曲率半径 由于叶轮进口部分的液流在转弯处受到离心力作用的影响，靠前盖板处压力低、流速大，造成叶轮进口速度分布不均匀。适当增加盖板的曲率半径，有利于减小前盖板处的v 0和改善速度分布的均匀性、减小泵进口部分的压力降，从而使NPSH r 减小，提高泵的抗汽蚀性能。

4. 叶片进口边的位置和叶片进口部分的形状

叶片进口边适当向吸入口方向延伸，可使液体提早接受叶片的作用，且能增加叶片表而积，减小叶片工作面和背面的压差。另外，叶片前伸，使进口边的所在半径减小，从而使v 0和w 0减小，提高泵的抗汽蚀性能。但是，叶片前伸后要求叶片做得很薄，否则排挤严重。

叶片进口边倾斜，其上各点的半径不同，因而圆周速度和相对速度也就各不相同。因为前盖板处半径最大、相对速度也最大，这样就可以把汽蚀控制在前盖板附近的局部，从而推迟了汽蚀对泵特性的影响。

叶片进口边前伸并倾斜，使得各点的圆周速度u 不同。一般轴面速度沿进口边近似均匀分布，则进口边各点的相对液流角不同。为了符合这种流动情况，减小冲击损失，叶片进口边应作成空间扭曲形状，这就是目前很多低比转数叶轮叶片进口部分也作成扭曲叶片的原因。

5. 叶片进口冲角

叶片进口角通常都大于进口相对液流角，即11'ββ>，正冲角11'βββ?-=。冲角值通常为 10~3=β?，个别情况大到 15。采用正冲角能提高泵的抗汽蚀性能，而且对效率影响不大，其理由如下。

1）增大了叶片进口角1β，从而可以减小叶片的弯曲，增大叶片进口过流而积，减小叶片的排挤(图4—21)。这些因素都将减小v 0和w 0，提高泵的抗汽蚀性能。

2）采用正冲角，在设计流量下液体在叶片进口背面产生脱流。因为背面是叶片间流道的低压侧，该脱流引起的旋涡不易向高压侧扩散，因而旋涡被控制在局部，对汽蚀的影响较小。反之，负冲角时液体在叶片工作面产生旋涡，该旋涡易于向低压侧扩散，对汽蚀的影响较大。由图4—21b 可见，在正冲角时，压降系数λ在很大正冲角范围内变化不大，在负冲角时，λ急剧上升。

3） 的流量增加时，1'β增大。采用正冲角可以避免泵在大流量下运转时出现负冲角。

6. 叶片进口厚度

叶片进口厚度越薄，越接近流线型，叶片最大厚度离进口越远，叶片进口的压降越小，泵的抗汽蚀性能就越好。叶片进口的形状对压降影响是十分敏感的。

7. 粗糙度

叶轮进口部分越光滑，水力损失减小，会明显提高泵的抗汽蚀性能。

二、防止发生汽蚀的措施

欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa ，使NPSHa 〉NPSHr ，由 NPSHa=2g

p h h g p v s c g c --- ρ 可知防止发生汽蚀的措施加下：

1．减小几何吸上高度h g (或增加几何倒灌高度)，这是在使用泵时防止发生汽蚀的最主要措施。

2．减小吸入损失h c-s ，为此可以设法增加管径、尽量减小管路长度、弯头和附件等。

3． 泵在大流量下运转时NPSHr 增加，NPSHa 减小。所以在确定安装高度时应使[NPSH]比NPSH c(NPSH r)大得多一些，否则应防止长时间在大流量下运行。有时因选泵不当，使泵处于大流量下运行，容易产生汽蚀，这一点在选泵时应加以注意。

4．在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速，泵不易发生汽蚀。

5．泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行。

6．泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响。

7．对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可采用各种耐汽蚀的材料。

三、在叶轮吸入口前加装诱导轮

在叶轮吸入口前加装诱导轮加图4—6所示。诱导轮本身是一个汽蚀性能很好的轴流式叶轮。液体流过诱导轮时，从诱导轮处得到能量，相当于在离心叶轮前提高了装置汽蚀余量，因此离心轮

就不发生汽蚀。叶轮前加装诱导轮后可大大提高泵的汽蚀性能，使泵的汽蚀比转数C 达到3000甚至更高。

3-6 诱导轮

一、诱导轮的作用

诱导轮是一个轴流式的叶轮，它的汽蚀性能十分良好，比起它后面的离心轮来，它的汽蚀余量要比离心轮的小得多。而诱导轮的扬程增加了离心轮吸入口处液体的能量，因此离心轮就不再汽蚀。

于是，对于装有诱导轮的叶片系来说其汽蚀性能就由诱导轮的汽蚀性能来决定。故泵的汽蚀比转数可以达到很高的数值，一般可达3000以上，甚至可达5000左右。

诱导轮的汽蚀性能高是由诱导轮叶片的特殊形式决定的：

1．诱导轮的叶片数很少，一般为二片，多则为三片，极少数的泵有用到四、五片的。叶片设计成低负荷，即叶片特别是叶片的进口处，工作面和背面的压差很小，叶片很薄和叶片最大厚度离进口较远等，以使诱导轮进口的速度小，绕流诱导轮叶片的压力均匀，在离叶片进口较远的部位发生最低压力，并使产生的气泡凝结在诱导轮之内。高抗汽蚀性能诱导轮在一定程度上是牺牲能量指标换来的，因而诱导轮本身的效率不高。但因诱导轮本身负荷不大，功

率小，只要和主叶轮配合得当，尚能改善主叶轮进口的流动情况，因而

并不明显降低泵的效率。

2．由于诱导轮的轴面投影图如图4—16所示。在诱导轮中最先发

生汽蚀的地方应当是bc 流线，因为这里相对速度最大。现在液体流入诱

导轮时，首先进入ad 流线的a 点，在a 点处的液体由于诱导轮叶片作用，

得到了旋转动能，旋转的液体由于离心力的作用，除本来有的轴向运动

外，再加上径向运动，于是在诱导轮进口边ad 外面的液体也旋转起来，

增加了相当大的旋转动能。于是流入bc 流线的液体因为增加了旋转的动

能，所以提高了诱导轮的汽蚀性能。

诱导轮产生的扬程，减小泵(主叶轮)的汽蚀余量，从而提高了主叶轮的抗汽蚀性能。

诱导轮产生的扬程可以写为

2g

w w 2g u u 2g v v H t 222121222122-+-+-= 诱导轮属于轴流式叶轮，通常：m2m121，v v u u ≈=，设0u1=v ，则

22212221222122u u u m m v v v v v v v ≈-+-=-，此时

2g

w w 2g v H u t 222122-+= 因为诱导轮叶片进出口角相差不大，故w 1和w 2相差也是不大的。所以，诱导轮产生的扬程主要是诱导轮出口液体旋转的动扬程这项。通常，在诱导轮后面不加导叶片，这样诱导轮出口液体的旋转速度将按v u r ＝常数 的规律变化到主叶轮进口，使主叶轮叶片前有一个较大的旋转分量。图4—24所示是诱导轮进出口的速度三角形和主叶轮进口前的速度三角形。从图可以看出，加诱导轮之后，主叶轮叶片进口前相对速度w 0和无诱导轮时相比减小了。因而与w 02成正比的压力降减小，则主叶轮的汽蚀余量NPSHr 减小，泵的抗汽蚀性提高。但是，加诱导轮之后主叶轮叶片进口前液体的

绝对速度v 0和未加诱导轮时相比也增加了，但是此v 0的增加是由诱导轮的作用产生的，并不引起压力下降（可能增加诱导轮和主叶轮间流道的摩擦损失，使压力少许下降）。所以，可以认为不影响主

叶轮内最低压力点的静压力值，也就不影响汽蚀性能。基于上述，用公式2g

w 2g v 2020NPSHr λ+=计算加诱导轮时主叶轮的汽蚀余量时，式中的w o 用加诱导轮后的值，v 0用未加诱导轮的值是合理的。 3-7 汽蚀热力学相似准则

这里所说的特殊液体是指和常温清水不同的液体，加高温水和油等。实验表明，水和持殊液体的汽蚀对泵性能影响的趋势如图4—33所示。

由图4—33可知，对同一台泵，在对应温度的

装置汽蚀余量下，水的温度越高越高，越不容易发

生汽蚀(油等持殊液体和高温水的趋势相同)。对于

水和特殊液体，在同一流量相同一转速下进行汽蚀

试验时，两者在扬程开始下降时的NPSHr 大致相

同，但是部分液体开始汽化后的情况就不同了。对

应相同的装置汽蚀余量，特殊液体要比常温水的扬

程下降小。也就是说，对应相同的扬程下降(如3％

H)，特殊液体的NPSH 小，即引起的压力下降比常

温清水的小。根据流体力学推得的汽蚀余量NPSHr

的概念，不论那种液体流过同一泵进口，均产生相同的压力降，即NPSHr 相同。为什么汽蚀的发展程度不同呢?这种现象用从前以p k =p v 为基准，从流体力学得到的汽蚀理论是解释不通的，这需要用汽蚀的热力学效应说明。

汽蚀的发展过程和热力学因素有关，其中一个因素就是汽蚀时产生蒸汽越多的液体(即蒸汽比容大)，汽蚀发展的越严重。水的蒸汽比容随温度增高而减小，所以温度越高，汽蚀发展越弱。油等特殊液体的蒸汽比容在相同温度下，要比水的蒸汽比容小，而反随温度增高而减小。第二，从发生汽蚀时的热平衡考虑，饱和液体变为饱和蒸气蒸发的这部分液体，要从周围的液体中吸取汽化潜热。由此使周围液体的温度下降，相应地汽化压力也要降低，在原汽化压力下汽化的液体，现在则不汽化了，唯有压力降低到新的汽化压力下才继续汽化。这就阻止了液体继续汽化，从而也就阻止了汽蚀进一步发展。液体温度越高，这种影响越显著。

总之，不同液体的蒸汽比容、比热、汽化潜热等热力学性质不同，因而汽蚀的过程也不同。 1公斤液体通过空穴部位被吸取使液体汽化的热量△h f 为

T c h p f ??=

式中 △h f —液体从开始平衡状态到压力下降△H 状态的焓差(kcal ／Kg)

c p —液体的定压力比热(kcal ／kg/℃)

△T —液体下降的温度

液体被汽化的质量和原液体质量之比γv 可表示为

L v v L L L v v v V v V v V V ==

ρργ

式中 ρv (ρL )—蒸汽和液体的密度

V v (V L )—蒸汽和液体的体积

v v (v L )—蒸汽和液体的比容(m 3／kg)

假定有充分的时间保持热平衡，则

L h v f γ?=

式中 L —汽化潜热(kcal ／kg) 则有L v v L f

V v V v L h =?，B Lv v T c Lv v h V V L v p L v f L

v ===?? B 称为汽蚀热力学准则。

利用关于饱和溶液和饱和蒸汽状态变化的克拉贝隆(Claperon)方程。

T

P T v v h h A v L v L ??=-- 式中 A —热功当量

h L (h c )—液体和蒸汽的焓(kcal ／kg)

T —饱和温度 L t v /h P ??=

利用L v h -h L =的关系，并考虑到v L 比v v 小得多，可以忽略 则L v t L t v ALv v h T T v T h T T v L A ????==，，

所以 2)(L

v v A T c h ALv v h T Lv v c B L v p t L v t L v p ??== 即2)(L

v v A T c h Lv v h V V B L v p t L v f v L ??=== 式中t h ?—温度改变时泵汽蚀余量的改变值。

同一台泵，在相同流星和转速下，当抽送温度不同的水或水以外的其它液体时，若B 值相等，则汽蚀的发生状态相同。因此，由汽蚀引起的性能下降相同。这样，可以用B 作为判定不同温度水和水以外液体发生汽蚀的准则。

上述B 值是根据准静的热平衡方程推得的，不可能充分表示热力学因素对汽蚀的影响。因为特殊液体和常温水比较，在按各自汽化压力确定的装置汽蚀余量下，汽蚀程度小，即不易发生汽蚀，相当于泵要求提供的装置汽蚀余量小，也就是泵汽蚀余量和常温清水时相比要小。

泵的汽蚀及汽蚀余量计算汽蚀分析及处理

第四章泵 思考题： 1．泵如何分类？ 2．离心泵的主要过流元件有哪些？功能是什么？ 离心泵的主要部件有叶轮、转轴、吸人室、蜗壳、轴封箱和密封环等。 吸入室：吸人室位于叶轮进口前，它把液体从吸入管吸入叶轮。要求液体流过吸人室的流动损失较小，液体流人叶轮时速度分布均匀。 叶轮：旋转叶轮吸入液体转换能量，使液体获得压力能和动能。要求叶轮在流动损失最小的情况下使液体获得较多的能量。 蜗壳：蜗壳亦称压出室，位于叶轮之后，它把从叶轮流出的液体收集起来以便送人排出管。由于流出叶轮的液体速度往往较大，为减少后面的管路损失，要求液体在蜗壳中减速增压，同时尽量减少流动损失。 3．离心泵的流量、扬程、功率（输入功率）、轴功率的定义是什么？ 流量：泵在单位时间内输送出去的液体量。 扬程：这里将欧拉方程表示为旋转叶轮传递给单位重量液体的能量，亦称理论扬程。 功率：泵的功率通常指输入功率，即原动机传到泵轴上的轴功率。 4．灌泵的原因是什么？ 若不灌泵，因泵内空气密度远小于液体，在一般离心泵的运行条件下，气体通过离心泵所得到的压升很小。也就是叶轮入口处真空度很低，不足以吸进液池的液体 5．离心泵的欧拉方程是什么？ 6．汽蚀的原因是什么？（或汽蚀的机理、现象是什么？） 液体汽化、凝结、冲击，形成高压、高压、高频冲击载荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为汽蚀。 7．汽蚀的危害是什么？ 1、汽蚀使过流部件被剥蚀破坏； 2、汽蚀使泵的性能下降； 3、汽蚀使泵产生噪音和振动； 4、汽蚀也是水力机械向高流速发展的巨大障碍。 8．判断汽蚀的判据是什么？ NPSHa > NPSHr泵不发生汽蚀 NPSHa = NPSHr泵开始发生汽蚀 NPSHa < NPSHr泵严重汽蚀 9．提高离心泵本身抗汽蚀性能的措施有哪些？ 1、提高离心泵本身抗汽蚀的性能： a、提高离心泵的吸入口至叶轮叶片入口附近的结构设计；

汽蚀的成因及危害

汽蚀的成因及危害 液体在一定温度下，降低压力，当压力达到该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡而汽化。这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，在其过流部分的局部区域，通常是叶轮叶片进口稍后的区域，因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡。 当含有大量气泡的液体向前流动，经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在这个及其短暂的瞬间，液滴质点将产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒数万次，严重时会将壁板击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂，过流部件遭受到损坏乃至破坏的过程称之为水泵的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，同时导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 降低汽蚀现象的措施 一、增大装置的汽蚀余量 准确计算离心泵的安装高度选择合适的安装位置增大泵前贮液罐中液面的压力，降低被输送液体的温度以降低，的值减小吸入管路的阻力增加吸入管直径缩短吸入长度减少弯管阀门选用吸入良好的喇叭管，将调节阀安装在排出管线上在满足生产需要的前提下降低叶轮的转速，可适当降低离心泵工作时的流量,也可起到增大装置汽蚀余量的目的。将吸上装置改为倒灌装置。 二、1）提高泵本身的抗汽蚀性能 改进泵本身结构或结构形式使泵具有尽，可能小的允许汽蚀余量，改进泵的入口至叶轮附近的结构设计增大，过流面积，增大叶轮盖板进口段的曲率半

离心泵产生气蚀现象的原因及防止措施

离心泵因其操作简易、运行平稳、性价比高及便于维修护理而受到多数使用客户的喜爱并广泛应用于工业领域和日常生活。但凡是机械设备，在经过长时间的持续工作状态下，难免会出现设备的损坏和故障问题，离心泵的气蚀现象就是离心泵的常见故障之一。泵一旦发生汽蚀，其流量和扬程性能不仅会下降，还会表现出噪声、振动明显偏高，严重时甚至会使泵中液流中断，不能正常工作。汽蚀还会对泵的过流部件产生破坏，甚至影响管路系统。产生气蚀现象的原因有很多，例如离心泵产品质量有问题，操作人员的使用不当等。产品在出厂前会经过多道程序的质量检测，所以人为因素的影响比例更大。在工作状态下，离心泵的工作环境及操作因素的影响，占到离心泵发生气蚀现象比例的绝大部分。下面深圳恒才具体为大家介绍下气蚀产生的原因。 气蚀原因: 离心泵在工作的时候，离心泵输送的液体压力，会随着泵内液体从入口到叶轮入口下降而下降。当叶片入口附近的液体压力达到最低的时候，叶轮开始对液体做功，液体压力开始上升。当叶轮叶片入口附近的最低压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就会发生汽化的现象。同时溶解在液体内的气体也逸出，它们形成气泡。当气泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于气泡内的汽化压力，则气泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力突然增加。这样，不仅阻碍了离心泵输送的液体正常流动。而且当这些气泡在叶轮壁面附近破裂的时候，则液体就会连续不断地撞击离心泵的内壁表面。长期的撞击之下就会造成离心泵内壁的结构损坏和剥落。如果气泡内掺杂着一些化学气体例如氧气，这些气体就会借助气泡凝结时放出的热量(局部温度可达200～300℃)，还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。像这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击

泵的汽蚀余量和安装高度计算

一、气蚀的发生过程 液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。可见，一定温度下的压力是促成液体汽化的外界因素。液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为气蚀。 气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。 为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。浅释如下： 当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。 汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。 一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）. 二、泵安装高度的计算： 泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。即外因P0通过内因（真空）而起作用，二者缺一不可。最理想的情况是在叶轮造成真空，不计流动过程的损失，泵在标准大气压下只能吸上10.33米，实际泵的吸上高度均在10米以下。

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施 一、汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 二、泵汽蚀基本关系式 泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为 NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa NPSHa=NPSHr(NPSHc)——泵开始汽蚀 NPSHa NPSHa>NPSHr(NPSHc)——泵无汽蚀 式中NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀； NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量； [NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。 三、装置汽蚀余量的计算 NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg 四、防止发生汽蚀的措施 欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下： 1．减小几何吸上高度hg（或增加几何倒灌高度）； 2．减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等； 3．防止长时间在大流量下运行； 4．在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀； 5．泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行； 6．泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响； 7．对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料

防止水泵汽蚀方法措施

防止水泵汽蚀方法措施 一水泵的类型原理 一、水泵的定义：通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力, 即把原动机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的的机器统称为泵。 二、水泵的工作原理： 1 容积式泵_ 利用工作腔容积周期变化来输送液体。 2 、叶片泵_ 利用叶片和液体相互作用来输送液体。 三、水泵的具体用途：水泵的不同用途、不同的输送液体介质、不同 流量、扬程的范围，泵的结构型式当然也不一样，材料也不同，概括起来，大致可以分为： 1 、城市供水 2 、污水系统 3 、土木、建筑系统 4 、农业水利系统 5 、电站系统 6 、化工系统 7 、石油工业系统 8 、矿山冶金系统 9 、轻工业系统10 、船舶系统 二汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力

上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 水泵在运转中，若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 三水泵汽蚀基本关系式 水泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从水泵本身和吸入装置双方来考虑，水泵汽蚀的基本关系式为 NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa NPSHa=NPSHrNPSHc——水泵开始汽蚀 NPSHa NPSHa>NPSHrNPSHc——水泵无汽蚀

离心泵的气缚与气蚀现象

离心泵的气缚与气蚀现象 为区分离心泵的“气缚”与“汽蚀”现象，有必要先简要了解离心泵的结构和理解其工作原理。 离心泵的外观是一个蜗牛状的泉壳，里面装有与泵轴相连的叶轮及泵的进出口阀门等构成。离心泵在开泵前，泵内必须充满液体。启动电机后，电机通过轴带动叶轮高速旋转。高速旋转的叶轮带动液体转动，因叶轮的特殊结构，在离心力的作用下使液体获得很高的能量，表现为流速、压力的增大。在泵壳中崮泵壳的蜗壳形状．流速会逐渐减小，而压力会进一步增大，最终以较高的压力从泵的出口排出。同时，当叶轮中心的液体被甩出后，在叶轮中心形成一定的真空度，而液面的压强比叶轮中心处要高，液面与叶轮中心形成一定压力差。在压差的作用下，液体被吸入泵内。通俗地说离心泵的工作过程是吸进来压出去。 “气缚”现象 离心泵运转时，如果泵内没有充满液体。或者在运转中泵内漏入了空气，由于空气很轻(密度很小)，产生的离心力小，在吸入口处所形成的真空度低，不足以将液体吸入泵内。这时，虽然叶轮转动，却不能输送液体，这种现象称为“气缚”。 可见“气缚”现象是由于泵内存有气体而不能吸液的现象。没有液体的吸入，当然就没有液体的排出。如果泵安装在液面以上时，在

吸入管底部必须安装一个单向底阀。目的是为了不使泵内液体漏掉，以防“气缚”产生。 对于“气缚”现象，只要赶跑泵内空气，使泵内充满液，泵就能恢复正常运行。 “汽蚀”现象 “汽蚀”现象是由于泵的安装高度过高，泵内叶轮中心附近压力过低，当压力低到等于被输送液体的饱和蒸汽压时，入口处液体将在泵内汽化，产生大量汽泡，随同液体一起进入高压区，在高压区内便被周围高压液体压碎。瞬间内周围的高压液体以极高的速度打向原汽泡所占据的空间，类似于子弹打在这些点上。使叶轮或泵壳出现麻点和小的裂缝，久而久之，叶轮或泵壳将烂成海绵状，这种现象称为“汽蚀”。 简要地说，“汽蚀”现象是由于泵的安装高度过高，叶轮中心附近压力过低．液体在泵内汽化而损坏泵体的现象。当“汽蚀”现象发生时，其特征是泵体震动并发出噪音，泵的流量、扬程也明显下降。 可见“气缚”与“汽蚀”直接导因是不同的。“气缚”是由于泵内存有空气而产生，不会严重损坏泵体。“汽蚀”是由于液体在泵内汽化而产生．会严重损坏泵体。因此在使用中，应严禁“汽蚀”现象的发生。

离心泵的汽蚀现象介绍

离心泵的汽蚀现象介绍 (一)、离心泵的汽蚀现象 离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确，尤其是当输送温度较高的易挥发性液体时，更要注意。 (二)、离心泵的安装高度Hg 1允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度 而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值，而是由泵制造厂家实验测定的值，此值附于泵样本中供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质，操作条件为20℃及及压力为1.013×105Pa时的值，当操作条件及工作介质不同时，需进行换算。 (1) 输送清水，但操作条件与实验条件不同，可依下式换算 Hs1＝Hs＋(Ha－10.33) － (Hυ－0.24) (2) 输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与实验条件不同时，需进行两步换算：第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1；第二步依下式将Hs1换算成H?s 2 汽蚀余量Δh 对于油泵，计算安装高度时用汽蚀余量Δh来计算，即 用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取，其值也用20℃清水测定。若输送其它液体，亦需进行校正，详查有关书籍。 从安全角度考虑，泵的实际安装高度值应小于计算值。又，当计算之Hg为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。 例2-3 某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O，当地大气压为9.81×104Pa，液体在吸入管路中的动压头可忽略。试计算： (1) 输送20℃清水时泵的安装； (2) 改为输送80℃水时泵的安装高度。

泵的汽蚀余量和安装高度计算

泵的汽蚀余量和安装高度的计算 一、气蚀的发生过程 液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。20℃清水的汽化压力为,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。可见，一定温度下的压力是促成液体汽化的外界因素。液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为气蚀。 气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。 为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。浅释如下： 当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。 汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。 一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）. 二、泵安装高度的计算： 泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。即外因P0通过内因（真空）而起作用，二者缺一不可。最理想的情况是在叶轮造成真空，不计流动过程的损失，泵在标准大气压下只能吸上10.33米，实际泵的吸上高度均在10米以下。

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施标准版本

文件编号：RHD-QB-K8890 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施标准版本

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施 标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 一、汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当

含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 二、泵汽蚀基本关系式 泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa NPSHa=NPSHr(NPSHc)--泵开始汽蚀

离心泵汽蚀原因及预防措施正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.离心泵汽蚀原因及预防措 施正式版

离心泵汽蚀原因及预防措施正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 汽蚀主要危害 （1）造成材料破坏。汽蚀发生时，由于机械剥蚀于化学腐蚀的共同作用，使材料受到破坏。由于汽蚀现象的复杂性，所以其形成机理直到现在仍在研究探讨中。一般认为水力冲击引起的机械剥蚀，首先使材料破坏，而且是造成材料破坏的主要因素。 （2）产生噪声和振动。汽蚀发生时汽泡的破裂和高速冲击会引起严重的噪声。另外，汽蚀过程本身是一种反复凝结、冲击的过程，伴随很大的脉动力。如果这些

脉动力的频率与设备的自然频率接近，就会引起强烈的振动。如果汽蚀造成泵转动部件材料破坏，必然影响转子的静平衡及动平衡，导致严重的机械振动。 （3）使离心泵的性能下降。泵汽蚀时，会使其性能下降。泵内气泡较少时，泵的性能曲线并无明显的变化，这是汽蚀的初生阶段。 气泡大量产生时，流道被“堵塞”，这时汽蚀已到了发达阶段。表现在泵的性能曲线上，出现明显的变化，性能曲线发生显著下降，出现了“断裂”工况。但是不同的比转速泵，其汽蚀性能曲线下降的情况是不同的。 防止离心泵汽蚀的9 大措施

水泵汽蚀原因分析及其防护措施标准版本

文件编号：RHD-QB-K4372 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 水泵汽蚀原因分析及其防护措施标准版本

水泵汽蚀原因分析及其防护措施标 准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 水泵汽蚀产生的原因 液体在泵内流动时，若局部压力低于一定值，液体内的杂质、微小固体颗粒或液体与固体接触面的缝中存在的气泡或汽核，会迅速生成人眼可见的气泡或汽泡，为简化起见，把汽、气核统称为气核。气泡流称为空泡。 气核进入低压区生成为空泡，空泡随液流到达压力较高区域时，受到周围液体的压缩，并经过反弹膨胀，直到最后破灭,破灭对水泵产生的危害,称为汽蚀。

1.进入流道尺寸设计不合理。如解台站进水流道为开敞式半圆形后壁,因喇叭管后壁距偏大,进水流道宽度偏小,进水流道内水流表面流态紊乱,形成涡流和回流,造成水力损失增加,把大量的气体带入泵体,加剧了水泵的汽蚀。 2.喇叭管悬高大，低水位运行。解台抽水站设计流道底板高程22.5米,叶轮中心高24.02米,喇叭管悬高1.0米,设计下游最低抽水位25.5米，叶轮中心临界淹没水深为1.5米,因急需用水及拦污栅杂物阻水,造成长期低水位运行,增加了泵体的汽蚀。 3.解台抽水站选用了36ZLB——100型轴流泵配用JSL14—10立式异步电动机,设计扬程5.5米,净扬程5米，根据运行资料,有时达5.5米以上,这样水泵的设计扬程满足不了实际运行要求，水泵在偏离设计工况下运行,加大了流液进口冲角,使叶片背面产生

计算离心泵安装汽蚀余量的方法

对于油泵，安装高度是用汽蚀余量Δh来计算，即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取，其值也用20℃清水测定。若输送其它液体，亦需进行校正，详查自平衡多级泵厂长沙宏力水泵的网站：https://www.doczj.com/doc/629606050.html,。 吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米） 标准大气压能压管路真空高度10.33米。 例如：某泵必需汽蚀余量为4.0米，求吸程Δh？ 解：Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米 从安全角度考虑，泵的实际安装高度值应小于计算值。当计算之Hg为负值时，说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。 例2-3某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O，当地大气压为9.81×104Pa，液体在吸入管路中的动压头可忽略。试计算： (1) 输送20℃清水时泵的安装； (2) 改为输送80℃水时泵的安装高度。 解：(1) 输送20℃清水时泵的安装高度已知：Hs=5.7m Hf0-1=1.5m u12/2g≈0 当地大气压为9.81×104Pa，与泵出厂时的实验条件基本相符，所以泵的安装高度为Hg=5.7-0-1.5=4.2 m。

(2) 输送80℃水时泵的安装高度 输送80℃水时，不能直接采用泵样本中的Hs值计算安装高度，需按下式对Hs 时行换算，即Hs1＝Hs＋(Ha－10.33) －(Hυ－0.24) 已知Ha=9.81×104Pa≈10mH2O，由附录查得80℃水的饱和蒸汽压为 47.4kPa。 Hv=47.4×103 Pa＝4.83 mH2O Hs1＝5.7+10－10.33－4.83+0.24=0.78m 将Hs1值代入式中求得安装高度 Hg=Hs1－Hf0-1=0.78－1.5=－0.72m Hg为负值，表示泵应安装在水池液面以下，至少比液面低0.72m。

针对热水泵汽蚀现象的分析和解决方法

针对热水泵汽蚀现象的分析和解决方法 摘要：在如今的很多化工生产过程中，对于管路输送需要伴热要求，在100℃以下的情况下，大多数会选择简单经济的热水循环系统。在温度要求比较高的时候，比如说高于95℃，热水循环泵经常会出现异常情况，表现在噪音和振动，以及输出流量和压力上。针对这种热水循环系统的异常现象，本文通过理论计算判断是泵出现了汽蚀现象。汽蚀轻则会造成系统压力不稳流量减少，重则会降低泵的使用寿命甚至造成泵的损坏。因此使用过程中我们需要想方设法避免汽蚀的出现。本文通过理论推算，将泵的吸入高度提高了3.5米。然后再通过现场整改后的观察验证了之前的分析，泵的运转回归了正常，从而保证了热水循环系统的稳定运行，进而满足了工厂生产条件，为公司和客户消除了一个生产隐患。 关键词：热水泵汽蚀；热水循环系统；热水泵故障分析 作者公司乳化产品工艺生产线的输送管路部分对介质的温度有较高的要求，因此输送管路要求伴热温度在95±3℃，伴热系统选择的是热水循环系统，整个系统由热水箱（采用蒸汽加热），管路、泵和阀门组成，目前这套系统已在十多条生产线上得到推广应用。但在实际生产使用过程中，我发现很多工厂在热水的温度超过95℃时，热水循环泵的运行状态出现不稳定，具体表现为振动和噪音加大，输出流量出现异常波动，输出压力降低等，根据这种现象初步判断为泵出现了明显汽蚀。根据掌握的知识，作者大致分析了汽蚀的发生过程：水汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），它汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。20℃清水的汽化压力为233.8Pa，而100℃水的汽化压力为101296Pa（一个大气压）。可见，一定温度下的压力是促成液体汽化的外界因素。液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡。这种气泡会降低泵吸入端的压强，当泵吸入压强降到水的饱和蒸汽压以下时，液体又会产生气泡。气泡聚集在一起，会在泵腔内在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区。由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生疲劳和裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此需要极力避免和消除汽蚀现象。为了验证分析是否正确，我们通过以下计算来进行理论分析。 作者公司一直选用的热水泵型号为上海中耐制泵有限公司生产的IRG型单级单吸立式热水循环离心泵，适用于能源、冶金、化工、纺织、造纸，以及宾馆饭店等锅炉高温热水增压循环输送及城市采暖系统循环用泵，使用介质温度不超过120℃。1、吸入压力≤1.0MPa，或泵系统最高工作压力≤1.6MPa，即泵吸入口压力+泵扬程≤1.6MPa，泵静压试验压力为2.5MPa，整体采用铸铁结构，密封处为机械密封。

如何防止泵发生汽蚀现象

如何防止泵发生汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 二、泵汽蚀基本关系式 泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为 NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa NPSHa=NPSHr(NPSHc)——泵开始汽蚀 NPSHaNPSHa>NPSHr(NPSHc)——泵无汽蚀 式中NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀； NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好； NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量； [NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。 三、装置汽蚀余量的计算 NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg 四、防止发生汽蚀的措施

浅谈泵汽蚀余量

浅谈泵的汽蚀余量 摘 要：阐述了泵汽蚀余量和装置汽蚀余的概念、物理意义及区别，简要地分析了泵汽蚀余的确定方法。对临界汽蚀余量和允许汽蚀余量的确定中存在的问题进行了初步探讨，并对汽蚀余量和吸上真空度的转换进行了简要说明。 关键词：泵汽蚀余量, 有效汽蚀余量，临界状态，汽蚀实验，真空度 A superficial discussion on NPSH r Qiu Dong Abstract : In this paper, the concept, physical meaning and distinction of NPSH r and NPSH a are described, the method of NPSH r determination are analyzed. Critical cavitations margin and allow the determination of NPSH problems were discussed, and the relationship between suction vacuum and NPSH r is given. Keywords: NPSH r , NPSH a , critical state, cavitations test, vacuum 1 导言 泵汽蚀余量是表征水泵汽蚀性能的重要参数之一, 并据此计算水泵装置几何吸上高度和确定水泵安装高程, 在生产实践上具有重要意义。因此, 在水泵设计、制造、试验、安装和运行各个阶段, 都应该对泵的汽蚀余量予以特别的重视。但是, 目前国内对水泵的汽蚀试验方法、临定汽蚀余量的制定、汽蚀安全余量的取值等问题存在一定的混乱状况, 对此进行深入研究和探讨十分必要。 2 泵汽蚀余量和装置汽蚀余量的概念、物理意义及区别 根据图（1）,以通过泵轴线的平面为基准面,分别列出泵进口与叶片进口两断面的绝对运动能量方程以及叶片进口与叶片背面压力最低点点的相对运动能量方程。当点的绝对压力下降到等于水泵工作温度下液体的汽化压力时, 水泵开始发生汽蚀, 临界状态下的水泵汽蚀方程式为： g w g v P g v g P v s s 22g 22122012λλρρ+=-+ (1) 式中,P s 、v s 为泵进口断面至基淮面上的绝对 压力和平均流速,v 0和w 1为叶轮进口断面上的

如何解决水泵的气蚀现象

毕业论文 课程名称如何解决水泵的气蚀现象 学生姓名X X X 年级X X 专业X X X X 指导教师X X X

如何解决水泵的气蚀现象 摘要：离心泵以其转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修等优点，使其在输油生产中得到了广泛的应用，汽蚀现象也是离心泵在输油生产中常见的故障。 关键词：离心泵；汽蚀；汽蚀余量 一、气蚀现象含义 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡，把这种产生气泡的现象称为汽蚀。离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的液体压力达到最低，此后由于叶轮对液体做功，液体压力很快上升。当叶轮叶片入口附近的最低压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。同时，使原来溶解在液体内的气体也逸出，它们形成气泡。当气泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于气泡内的汽化压力，则气泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加。这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些气泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。其撞击频率很高，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。如若气泡内夹杂某种活性气体(如氧气等)，它们借助气泡凝结时放出的热量，产生电

解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。像这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为离心泵的汽蚀现象。 二、水泵运行中产生气蚀现象的原因 液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，便产生汽蚀故障。吸入压力降低；吸入高度过高；吸入管阻力增大；输送液体粘度增大；抽吸液体温度过高等影响液体饱和蒸气压增加的现象都会影响汽蚀的发生，通常的因素有： （1）泵进口的结构参数，叶轮吸入口的形状、叶片入口边宽度及叶片进口边的位置和前盖板形状等。 （2）泵的操作条件，泵的流量、扬程及转速等。 （3）泵的安装位置，泵的吸入管路水力损失及安装高度。 （4）环境因素，泵安装地点的大气压力以及输送液体的温度等。 三、水泵气蚀现象所产生的危害 水泵汽蚀是水泵损坏的重要原因，水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。运行中使水泵抽水的效率降低，显著减少了水泵的扬程和流量，也减少了水泵的使用寿命。汽蚀时传递到叶轮及泵壳的冲击波，加上液体中微量溶解的氧对金属化学腐蚀的共同作用，在一定时间后，可使其表面出现斑痕及裂缝，甚至呈海面状逐步脱落；发生汽蚀时，还会发出噪声，进而使泵体震动；

汽蚀余量和泵的安装高度的关系

先说一下各种汽蚀余量的概念： 欧阳学文 NPSH，汽蚀余量，是水泵进口的水流能量相对汽化压力的富余水头。 要谈允许汽蚀余量的由来，首先讲NPSH的一种：有效汽蚀余量NPSHa（NPSH available，也有以Δha表示），取决于进水池水面的大气压强、泵的吸水高度、进水管水头损失和水流的工作温度，这些因素均取决于水泵的装置条件，与水泵本身性能无关，所以也有叫装置汽蚀余量的。NPSHr（NPSH required，Δhr），必需汽蚀余量。由上所述，在一定装置条件下，有效汽蚀余量Δha为定值，此时对于不同的泵，有些泵发生了汽蚀，有些泵则没有，说明是否汽蚀还与泵的性能有关。因为Δha仅说明泵进口处有超过汽化压力的富余能量，并不能保证泵内压力最低点（与泵性能有关）的压力仍高于汽化压力。将泵内的水力损失和流速变化引起的压力降低值定义为必须汽蚀余量Δhr，也就是说要保证泵不发生汽蚀，必要条件是Δha>Δhr。Δhr与泵的进水室、叶轮几何形状、转速和流量

有关，也就是与泵性能相关，而与上述装置条件无关。 一般来讲Δhr不能准确计算，所以通常通过试验方法确定。这时就引入临界汽蚀余量NPSHc（NPSH critical，Δhc），即试验过程泵刚好开始汽蚀时的汽蚀余量，此时Δha=Δhc=Δhr，这样即可确认Δhr。而由于临界状况很难判断（因为此时性能可能并无大变化），按GB7021－86规定，临界Δhc这样确定：在给定流量情况下，引起扬程或效率（多级泵则为第一级叶轮）下降（2＋k/2)%时的Δha 值；或在给定扬程情况下，引起流量或效率下降（2＋k/2)%时的Δha值。k为水泵的型式数。 而以上均为理论值。要保证水泵不发生汽蚀，引入允许汽蚀余量（[NPSH]，[Δh]），是根据经验人为规定的汽蚀余量，对于小泵[Δh]=Δhc+0.3m，大型水泵[Δh]=（1.1~1.3）Δhc。最后水泵运行不产生汽蚀的必要条件是：装置有效汽蚀余量不得小于允许汽蚀余量，即Δha>=[Δh]。如同测试水泵其他性能参数一样，水泵厂家通过汽蚀试验测得不同流量下的临界汽蚀余量Δhc，绘制Δhc~Q曲线和Δh~Q曲线供用户使用。

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施

泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施泵的汽蚀现象分析及防止汽蚀措施 一、汽蚀现象 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 泵在运转中，若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 二、泵汽蚀基本关系式 泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为NPSHc NPSHr NPSHa NPSHa=NPSHr--泵开始汽蚀 NPSHa NPSHa NPSHr--泵无汽蚀 式中 NPSHa--装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀; NPSHr--泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好;

NPSHc--临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量; --许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取 =(1.1,1.5)NPSHc。 三、装置汽蚀余量的计算 NPSHa=Ps/ g+Vs/2g-Pc/ g=Pc/ g hg-hc-Ps/ g 四、防止发生汽蚀的措施 欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHa NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下: 1( 减小几何吸上高度hg(或增加几何倒灌高度); 2( 减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附 件等; 3( 防止长时间在大流量下运行; 4( 在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀; 5( 泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行; 6( 泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响; 7( 对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料

泵的汽蚀现象以及其产生原因

泵的汽蚀现象以及其产生原因 1、汽蚀 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。苏华泵业 2、汽蚀溃灭 汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。苏华泵业 3、产生汽蚀的原因及危害 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。苏华泵业 4、汽蚀过程 在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。苏华泵业 什么是泵的特性曲线？ 通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线，实质上，离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通过实测求得。特性曲线包括：流量-扬程曲线（Q-H），流量-效率曲线（Q-η），流量、功率曲线（Q-N），流量-汽蚀余量曲线（Q-（NPSH）r），性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行，即节能，又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。苏华泵业