3-473_泵与风机教案简稿(8)

§2叶片式泵的性能及结构

§2-1泵内汽蚀

一、泵内汽蚀现象（水力机械的系统和设备，现象举例） 机械侵蚀（内向爆炸性冷凝冲击，微细射流）疲劳

化学腐蚀（汽泡溃灭→活性气体→凝结热） 2．什么是：汽泡形成，发展，溃灭，以致使过流壁面破坏的全过程。

3、分

类：移动汽蚀、固定汽蚀、旋涡汽蚀、振动汽蚀。

二、对泵运行的危害

1、缩短泵的使用寿命：粗糙多孔→显微裂纹→蜂窝状或海绵状侵蚀→呈空洞。

2、产生噪声和振动 ：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动→互相激励→汽蚀共振。

3、影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜伏性汽蚀（易被忽视）。 提出问题：既然泵内汽蚀对泵运行的危害有如此之大，那么泵内汽蚀的产生与那些因素有关？又如何防止呢？

一般卧式离心泵，泵轴心线距液面的垂直距离称为泵的几何安装高度，或称几何吸上高度，用符号H g 表示，如图2-3所示。实践表明：汽蚀与泵的几何安装高度有关，它是影响泵工作性能的一个重要因素。当

增加泵的几何安装高度时，会在更小的流

量下发生汽蚀，如图2-4所示。由图可以

看出，对某一台水泵来说，尽管其全性能可以满足使用要求，但是，如果几何安装高度不合适，由于汽蚀的原因，会限制流量的增加，从而使性能达不到设计要求。因此，正确地确定泵的几何安装高度是保证泵不发生汽蚀的重要条件。那么，如何正确地确定泵的几何安装高度呢？

1、形 成： 点蚀→蜂窝状。

图 2-3 离心泵的几何安装高度

图 2-4 n s =70的单级离心泵发生汽蚀的性能曲线

g 2/2s υ三、泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定（H g 、H s ）

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。泵吸入口的压强与吸入侧管路系统（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。现以图2-3为例写出吸水池液面e-e 及泵入口断面s-s 之间的能量方程式以建立它们之间的关系：

则 式（2-1s-s 受大气压p a 可写成：

s 2

s s g g 2h H H ∑--=υ （2-2）

由上式可以看出，泵的几何安装高度与吸上真空高度、吸入管流速及能头损失有关。在标准大气压下，由于1atm=10.33mH 2O ，所以泵的几何安装高度H g 总是小于10.33mH 2O 的。通常，如果泵是在某一定流量下运行，则及∑h s 基本上是定值，所以泵的几何安装高度H g 将随泵的吸上真空高度H s 的增加而增加。如果吸上真空高度增加至某一最大值H smax 时，即泵内最低压强点接近液体的汽化压强p V 时，则泵内就会开始发生汽蚀。这时，H smax 称为最大吸上真空高度，亦称临界吸上真空高度，其值由制造厂用试验方法确定。为了保证泵不发生汽蚀，把最大吸上真空高度H smax 减去一个安全量（通常为0.3）作为允许吸上真空高度而载入泵的产品样本中，并用[H s ]表示，即：

[H s ]=H smax ―0.3 （2-3）

显然，为使泵在运行时不产生汽蚀，依式（2-2），允许几何安装高度可按下式确定。即：

[][]s 2

s s g g 2h H H ∑--=υ （2-4） 在计算[H g ]中必须注意以下三点：

（1）通常[H s ]随流量增加而下降。用式（2-4）确定[H g ]时，必须以泵在运行中可能出现的最大流量所对应的[H s ]为准。而泵铭牌[H s ]值则是指最高效率点流量时的[H s ]值。

（2）在泵样本或说明书中所给出的[H s ]值，是制造厂在标准条件（大气压为10.13×104Pa ，温度为20℃的清水）下由试验得出的。当泵的使用条件与上述条件不符时，

应对样本的[H s ]值按下式进行修正。

[][]()24.033.10g

s s ---+='ρV a p p H H （2-5） 不同海拨高度下的大气压强值和不同水

温时的汽化压强（即饱和蒸汽压强）值如表

2-1和附录Ⅳ所示。

（3）立式离心泵的几何安装高度H g 是指

第一级工作叶轮进口边的中心线至吸水池液

面的垂直距离，如图2-5（a ）所示；大型水

泵的几何安装高度H g 值，应以吸水池液面至

叶轮入口边最高点距离来计算，如图2-5（b ）、

（c ）所示。

【例2-1】 在海拔500m 某地安装一台水泵，其输水量q V =135L/s ，输送水温t =30℃，该泵样本上提供的允许吸上真空高度[H s ]=5.5m 。吸水管径d =250mm ，吸水管长l =9m ，该水管上有一个90°弯头，并装有一个蝶阀，设吸入管路总损失∑h s =0.878m 。求[H g ]应为多少？

【解】 由表2-1查得海拔500m 力时大气压强p α=9.51×104Pa ，由附录Ⅳ查得水温为t =30℃时的饱和蒸汽压强p V =4246.0Pa 。查表得30℃水的密度ρ=995.6㎏/m 3。由式（2-5）得修正后的吸上真空高度为：

[][]()24.033.10g s s ---+='

ρV a p p H H ())m (67.424.033.10806.96.9950.42461051.95.54=--⨯-⨯+= 又因为：

)s /m (752.2.225.014.310135442

3

2s =⨯⨯⨯===-d q A q V V πυ )m (385.0806.92752.2g 22

2

s =⨯=υ

所以，泵的几何安装高度应为：

[][])m (41.3878.0385.067.4g 2s 2

s s g g =--=∑--'=≤h H H H υ

四、汽蚀余量

进一步提出问题：在前面，为防止泵内汽蚀，我们讨论了泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定问题，但这只是影响泵工作性能的一个重要因素。那么泵内汽蚀的产生还与那些因素有关？又如何防止呢？

目前，对泵内流体汽蚀现象的理论研究或计算，大多数还是以液体汽化压强p V 作为初生汽蚀的临界压强。所以为避免泵内发生汽蚀，至少应该使泵内液体压强最低点K 的

图 2-5 离心泵的几何安装高度 （a ）立式泵；（b ）大型卧式泵；（c ）大型立式泵