nncha4

一、有效汽蚀余量△ha
有效汽蚀余量（装置汽蚀余量）：由泵安装条件所 确定的汽蚀余量。它是指为使泵内不发生汽蚀而正常运 转，在叶轮吸入口S处的全压应具有超过该液体温度所相 应的汽化压头的富裕量。一般表示为：
p s s pV h a ( ) g 2g g
2
4-6
p s s pe 而: H g hw , 带入 g 2g g pe pV h a ( H g hw ) g g
e 吸水池夜面处的平均流速，m / s s 泵吸人口前管道s s断面平均流速，m / s
hs 吸人管路的能头损失，m
流体密度，kg / m 3
pabm ps s Hg hw g g 2 g
2
由上式可以看出，在标准大气压下，由于 1atm=10.33mH2O，所以泵的几何安装高度 Hg与 液面压力、入口压力Ps、入口平均速度vs、吸入管 路中的hw有关，但总是小于 10.33mH2O的。 泵的允许几何安装高度[Hg]应低于泵样本中给 出的允许吸上真空高度。为了提高泵的允许几何 高度可以选用直径稍大的吸入管路，吸入管段应 尽可能的短，并尽量减小如弯头等增加局部损失 的管路附件。
对于总压降，可由伯努利方程推导得到。
p0 0 u 0 pk k u k Z0 Zk h w ( 0-k) g 2g g 2g
2 2 2 2
h w ( 0-k) 0 - 0至k - k截面的流动损失 Z0 ,Zk 0 - 0及k - k截面至基准面的高差
吸入口的压强与泵吸入侧管路系统（几何 安装高度，吸入管路中的能头损失）及吸水池 液面压强等密切相关，用能量方程不难建立它 们之间的关系。
二、泵的几何安装高度与允许吸上真空高度
pe e p s s H g hs g 2 g g 2 g
2 2
H g 几何安装高度，m pe 泵吸入口压强，Pa;
目前已较多使用允许汽蚀余量[△h]。
第四节
汽蚀相似定律及汽蚀比转数
汽蚀余量只能反映泵汽蚀性能的好坏，而
不能对不同泵进行汽蚀性能的比较，因此需要
一个包括泵的性能参数及汽蚀性能参数在内的
综合相似特征数，这个相似特征数称为汽蚀比 转数，用符号c表示。
一、汽蚀相似定律
由运动相似条件得汽蚀相似定律：
h rp h rm ( 0 0 ) p
（1）材料破坏。 汽蚀发生时，由于机械剥蚀 与化学腐蚀的共同作用，致使 材料受到破坏，图示为一个受 汽蚀破坏的离心泵叶轮示例。 （2）噪声和振动。 气泡破裂和高速冲击会引起严重的噪声。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，如果这些脉动力的某一频率与设备的自然频 率相等，就会引起强烈的振动。会产生各种频率范 围的噪音，一般频率为 600～25000Hz，也有更高 频的超声波。
2 2

( 0 0 ) m
2 2

u1p u 2p
2 2
(
D1p n p D1m n m
)2
(4-19)
汽蚀相似定律指出：进口几何尺寸相似的泵，
在相似工况下运行时，原型和模型泵必需汽蚀
余量之比等于叶轮进口几何尺寸的平方比和转 速的平方比的乘积。
对同一台泵而言：
n h rp ' n '
汽泡随液体进入泵内至压强较高的部位时，在汽泡周围较高压强液
流的作用下，汽泡受到压缩而迅速变形和溃灭，产生巨大的属于内 向爆炸性质的冷凝冲击。
一、汽蚀定义（浙大版）

泵流道内的局部静压降低到相对于抽送液体温度的
饱和蒸汽压力Pv时，该处的液体就会汽化，溶解于
液体中的气体也分离出来，在液体中形成气穴。当 气穴随液体流动而移到静压超过饱和汽压Pv的区域
因为液体从泵吸入口至叶轮进口有能量损失， 泵内最低压力点的位置在叶片进口稍后的k点。 为表述液体从泵吸入口至压力最低点处的压 g 2g g
2
必需汽蚀余量指：液体在泵内吸入口的能 头对压力最低点处静压能头的富余能头。必 需汽蚀余量与吸入系统的装置情况无关，是 由泵本身的汽蚀性能所确定的。其值随泵的 转速、流量等运行状态而变化。
时，气穴中的蒸汽将突然破碎、凝结，于是周围的
液体就高速向此处填补，从而造成很高的冲击压力， 这种现象称为汽蚀。
二、剥蚀定义（重大版）

流道材料表面在水击压力作用下，形成疲劳而 遭到严重破坏，从开始的点蚀到严重的蜂窝状 空洞，最后甚至把材料壁面蚀穿，通常把这种 破坏现象称为剥蚀。另外，由液体中逸出的氧 气等活性气体借助气泡凝结时放出的热量，也 会对金属起化学腐蚀作用，这种气泡的形成发 展和破裂以致材料受到破坏的全过程，称为汽 蚀现象。
u0 叶片进口边前液体的圆周速度
0
0
(4-15)
0 , max 叶片进口端部厚度和叶片最大厚度
三、有效汽蚀余量△ha与必需汽蚀余量 △hr 的关系
四、有效汽蚀余量△ha与吸入真空高度Hs的关系 由4-6已知：
p s s pV h a ( ) g 2g g
2
H s , max
脉动力的某一频率与机组的固有频率相等， 就会引起机组的振动，机组的振动又将促使更多 的气泡发生和溃灭，两者互相激励，最后导致机 组的强烈振动，称之为汽蚀共振现象。
（3）性能下降 汽化发生严重时，大量气泡的存在会堵
塞流道的截面，减少流体从叶轮获得的能量，
导致扬程下降，效率也相应地降低。。
汽蚀现象
Z 0 Z k , u0 u k , hw ( 0 k ) 0 p0 pk k 2 g g 2g
2
再写出泵入口s-s截面至叶轮入口稍前处 0-0截面的伯努利方程。
p s s 0 p k 0 2 g 2g g 2g 2g
2 2
2
4-12
考虑到上述压降中第一、二项流动损失 及绝对速度分布不均匀的修正，在式4-12右 边第一项乘以系数，得：
压力最低点发生在靠近前盖板叶片进口处的工作面上。
开始发生汽化时，因为只有少量汽泡，叶 轮流道堵塞不严重，对泵的正常工作没有明显 影响，这种尚未影响到泵外部性能时的汽蚀称 为潜伏汽蚀。 当汽化发展到一定程度时，气泡大量聚集， 叶轮流道被气泡严重堵塞，致使气泡进一步发 展，影响到泵的外部特性，导致泵难以维持正 常运行。
2
4-7
（1）当流量增加时，发生汽蚀的可能性增加。 （2）在非饱和容器中，泵所输送的液体温度越高， 对应的汽化压力越大，发射汽蚀的可能性越大。
在吸入容器液面高出水泵轴线时
pe pV h a ( H g hw ) g g
当吸入容器中液面压力为汽化压力时 （火力发电厂的凝结水泵和给水泵均属于这 种情况），则
第二节
吸上真空高度
由前面分析可知，产生汽蚀的必要条件是泵内
局部压力低于液体的饱和压力。由测试得知，泵体
内的最低压力往往发生在叶轮入口处。 影响泵入口压力的一个重要因素是泵的几何 安装高度。正确确定泵的几何安装高度是保证泵
在运行时不发生汽蚀的重要条件。
我们知道，泵内产生汽蚀的原因是因流道内 某一部位的液流压强过低，而泵内液流压强最 低的部位是在叶轮入口附近。 因此，在使用泵时常常在泵吸入口安装一 个压强指示仪表（真空计或压强计），以监测 水泵的正常运行。
影响液体从泵入口到k点的压降有以下原因：
（1）吸入口s-s截面至k-k截面间有流动损失， 致使液体压力下降。 （2）从s-s截面至k-k截面时，由于液体转弯 等引起绝对速度分布不均匀，导致k点液体压 力下降。 （3）吸入管一般是收缩形，因速度改变而导 致压力下降。 （4）流体进入叶轮流道时，以相对速度绕流 叶片进口边，从而引起相对速度的分布不均 匀，致使k点压力下降。
第四章 泵的汽蚀
第一节 汽蚀现象及其对泵工作的影响
一、汽蚀现象（对于水泵，汽蚀是影响其向高速化发展的一个突出障碍。）
当该部位的液体局部压强下降到等于或低于当时温度下的汽化压强 时，液流经过该处就要发生汽化，产生汽泡。汽泡内充满蒸汽以及 从液体中析出而扩散到汽泡中的某些活性气体（如氧气），当这些
泵运转时，在叶轮进口处叶片头部的某一部位是液流压强最低位置，
h rp
2
(4-20)
(4-20)指出，对同一台泵而言，当转速变
化时，汽蚀余量随转速的平方成正比关系变 化，即当泵的转速提高后，必须汽蚀余量成 平方增加，泵的抗汽性能大为恶化。
二、汽蚀比转数
由流量相似定律和汽蚀相似定律得：
hrp n p h n rm m qvp q vm np n m
第三节、汽蚀余量△h

一、定义

汽蚀余量：表示泵汽蚀性能的参数，用△h或
NPSH表示（Net Positive Suction Head）。

汽蚀余量：分为有效汽蚀余量NPSHa(又叫装置
汽蚀余量△ha)和必需汽蚀余量△hr.
第三节、汽蚀余量△h
在实际工作中，会遇到这种情况，即对同一台泵， 在某种吸入装置条件下运行时会发生汽蚀，当改变吸入 装置条件时，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运行中是 否发生汽蚀和泵的吸入装置条件有关。按照吸入装置条 件所确定的汽蚀余量称为有效汽蚀余量△ha或装置汽蚀 余量。 另一种情况是，在完全相同的使用条件下，某台 泵在运行中发生了汽蚀，而换了另一种型号的泵，就 可能不发生汽蚀，这说明泵在运行中是否发生汽蚀和 泵本身的汽蚀性能有关。由泵本身的汽蚀性能所确定 的汽蚀余量称为必需汽蚀余量△hr或泵的汽蚀余量。
h 带入上式，
p amb p V s h c g g 2g
2 2
(4-16)
p amb p V s H s h g g 2g pe pV Hg h hw g g