水泵的汽蚀和安装高程的确定
泵的安装高度和汽蚀余量的关系
泵的安装高度和汽蚀余量的关系1. 泵的基本概念首先，咱们得搞清楚“泵”是什么。
简单来说，泵就是一种用来移动液体的机器，想象一下，像你家里的水龙头，它的工作原理就像泵一样，把水从地下抽上来。
而泵的“安装高度”就是指泵的进水口和水源之间的高度差，通常用来衡量泵的有效工作范围。
你想象一下，如果泵的位置高高在上，而水源在下面，它就得拼命往上抽水，压力得大得吓人。
2. 汽蚀余量的神秘面纱2.1 什么是汽蚀？那么，什么是汽蚀余量呢？这是个听起来有点吓人的术语，其实就是指泵在工作过程中，液体压力低到让液体变成气泡的那种状态。
就好比你喝可乐，瓶子里突然冒出很多气泡，你以为是可乐在开party，其实那是气泡的形成。
泵在运行的时候，如果出现汽蚀，不仅会让工作效率降低，还可能导致泵的损坏，真是个麻烦。
2.2 汽蚀余量与安装高度的关系而且，这汽蚀余量跟泵的安装高度关系密切。
高度越高，泵的工作压力就越低，导致汽蚀的风险也就越大。
说白了，泵越高，越容易“抽风”，气泡就像蚊子一样飞出来，真是让人心烦。
所以，在选择泵的安装高度时，得考虑到这一点，不能盲目追求高大上，最后把自己搞得一团糟。
3. 如何选择合适的安装高度3.1 计算汽蚀余量那咱们该如何选择合适的安装高度呢？首先，得计算一下汽蚀余量。
这个过程可不是随便算算就完事的，得考虑泵的类型、液体的特性、工作条件等一系列因素。
如果你觉得这个计算麻烦，不妨借助一些工具，省时省力。
记得，汽蚀余量要大于零，才能确保泵能够稳定工作，否则就别怪泵跟你“闹别扭”了。
3.2 安装高度的实际案例再来给你讲个小故事，之前有个朋友家里装了个泵，心想着越高越好，结果一装好，泵就开始“咕咕”叫，液体根本上不来，差点把他气得跳脚。
后来请了专业人士一看，发现泵的安装高度太高了，根本达不到有效的汽蚀余量。
最后，重新调整高度，结果泵就像换了个新机器，水流畅通无阻，朋友也是松了一口气，真是个成功的转折。
4. 小结总之，泵的安装高度与汽蚀余量的关系就像你我生活中的那些小细节，忽视了可就麻烦大了。
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。
水泵汽蚀与安装高程确定
第四章 水泵的汽蚀与安装高程确定本章重点：通过本章的学习，要求学员熟练掌握汽蚀的定义和分类及防治措施、用允许吸上真空高度和允许汽蚀余量计算水泵的安装高度等。
掌握汽蚀的作用方式及危害等。
了解汽蚀性能参数、汽蚀基本方程和汽蚀相似率及汽蚀比转数等。
第一节 水泵的汽蚀及其防治措施有关叶片泵性能的阐述，都以吸水条件符合要求为前提，吸水性能是确定水泵安装高程和进水建筑物设计的依据，而汽蚀是影响水泵安装高程的重要因素。
叶片泵安装高程的确定，是泵站设计中的一个重要内容。
水泵的安装高程是确定泵房各部位高程的基准高程。
水泵安装得过低会增大泵房土建投资和施工的难度；过高又会引起水泵工作流量和效率的大幅度降低，甚至不能工作。
如何结合水泵汽蚀问题，合理地处理水源水位变幅和水泵吸水性能之间的关系是泵站设计中的重要课题。
在泵站运行中，也有很多问题出自于水泵的吸水性能。
因此，对于叶片泵吸水性能，必须予以高度重视。
一、定义由于某种原因，使水力机械低压侧的局部压强降低到水流在该温度下的汽化压强（饱和蒸汽压强）以下，引起汽泡（汽穴）的发生、发展及其溃灭，造成过流部件损坏的全过程，就叫做汽蚀。
二、作用方式（一）机械剥蚀 在产生汽蚀过程中，由于水流中含有大量汽泡，破坏了水流的正常流动规律，改变了水泵内的过流面积和流动方向，因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏，能量损失增加，从而引起水泵的流量和效率的迅速下降，甚至达到断流状态。
这种工作性能的变化，对于不同比转数的水泵有着不同的影响。
低比转数离心泵叶槽狭长，宽度较小，当汽蚀开始后，汽泡区从叶槽进口部位迅速扩展到叶槽的整个宽度，引起水流断裂，水泵性能曲线呈急剧下降的形状，如图4—1—1 (c )所示。
对于中、高比转数的离心泵和混流泵，由于叶轮槽道较宽，当脱流产生时，先在叶槽的某一部分，而不是叶槽的全部截面，只有在脱流区继续发展时，才会布满全部叶槽，在出现断裂状况之前，其性能曲线首先比较缓慢地下降，最后才迅速直线下降，如图4—1—1 (b )所示。
离心泵的气蚀与允许安装高度的计算
离心泵的气蚀与允许安装高度的计算
离心泵的吸入是靠吸入液面与吸入口之间的压差完成的。
吸入管路越高，吸上高度越大，则吸入口处的压力越小。
当吸入口处的压力小于被输送液体的饱和蒸气压时，液体将会发生汽化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在旋转叶轮的作用下，进入高压区，气泡在高压作用下，又凝结为液体，由于原气泡位置的空出造成局部真空，使周围液体在高压的作用下，迅速填补原气泡空间，这种冲击频率很高，每秒钟甚至达到上千次，冲击强度达到数百个大气压，这种冲击可能造成叶轮、泵壳体损坏。
这种现象称之为离心泵的气蚀现象，可以看到气蚀的危害是很大的。
要从根本上避免气蚀现象，最好的办法就是限制泵的安装高度。
避免离心泵发生气蚀现象发生的最大高度，称为允许安装高度，也称之为吸上高度。
是指泵的吸入口与吸入面之间最大垂直距离，用符号Hg表示。
式中，Hg为允许安装高度，m；P0为吸入液面压力，Pa；p1为吸入口允许的最低
压力，Pa；u1为吸入口的流速，m/s；ρ被输送液体的密度，kg/m3；为流
体流经吸入管的阻力，m。
离心泵允许安装高度通常用允许气蚀余量来计算。
允许气蚀余量是指离心泵在保证不发生气蚀的前提下，泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸气压头高出的最小值，一般用△h表示。
将上式代入伯努利方程可得：
式中：△h为允许气蚀余量，可以由泵的性能表查到，单位为m；p是操作温度下
首先通过表查得50℃的饱和蒸气压为12.34kPa，水的密度为998.1kg/m3，已知p0为100kPa，△h允为2m，为2m，那么
= 4.95m
因此泵的安装高度不应高于4.95m。
汽蚀余量和水泵安装高度计算
4、泵运行不产生汽蚀的条件如图所 示，泵运行不产生汽蚀，必须 NPH]=NPSHc+k ∵NPSHc ≤NPSHr ∴NPSHr+k ≈NPSHc+k 则NPSHa=NPSHr+k
7
二、水泵安装高度及其计算： 1、水泵安装高度（几何吸上高度）hg： 泵中心线至吸入液面的几何高度。 2、泵安装高度hg的计算公式 ∵
NPSHt——试验汽蚀余量，是汽蚀试验时算出的 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 中只有一个，称为临界汽蚀余量，用 NPSHc表示。 [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]=（1.1~1.5）NPSHc 或[NPSH]=NPSHc+k ，k是安全值。
∴
8
其中：
——大气压力，与使用地海拔高度有关。 详见附件“全国主要城市的海拔高度 和大气压力”。在闭式系统中，为系 统压力。 ——汽蚀余量（净正吸头）与泵运行时的 流量有关，计算时应按最大允许流 量的数据计算，可从泵性能表或性 能曲线中查明。
9
——入口管路损失，与入口管路长度及管 路附件多少有关，可按附件“钢管的 磨擦损失”及附表“管附属管件的相 当直管长度”计算。 ——汽化压力，与介质温度有关，可从附 图及“水的饱和压力表”查得。
5
运动参数在一定转速和流量下由几 何参数决定的。这就是说NPSHr是由泵 本身决定的。对既定的泵，不论何种液 体，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， NPSHr相同。所以NPSHr和液体的性质无 关。NPSHr越小，表示压力降小，要求 装置必须提供的NPSHa小，因而泵的抗 汽蚀性能越好。
水泵的汽蚀余量和安装高度
水泵的汽蚀余量和安装高度一、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。
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。
泵的必须汽蚀余量与安装高度
泵的必须汽蚀余量与安装高度泵的必须汽蚀余量与安装高度，这听起来像是个让人抓狂的工程问题，咱们可以轻松聊聊这个话题。
先说说什么是汽蚀，简单来说，就是泵在工作的时候，液体里的压力降得太低，导致液体开始冒泡，形成气泡。
这气泡可不是什么可爱的泡泡，它们可会在泵的内部造成损害，像个无形的“小恶魔”，偷偷破坏你辛辛苦苦装好的设备，真是让人心疼啊。
想象一下，你家里那台洗衣机，洗得正欢，突然间“哗哗”几声，水流开始变得不稳定，没水了，泡泡冒出来。
哎呀，那可真是尴尬！泵也一样，当它的汽蚀余量不够时，就像在干旱的沙漠中找水喝，越渴越疯狂，反而越容易出问题。
所以，选择合适的安装高度，真的是关键中的关键。
再说说安装高度，有些朋友可能会觉得这跟我有什么关系，我又不是工程师。
可实际上，安装高度就像你出门前穿的鞋，太高太矮都不行。
想象一下，穿着高跟鞋去爬山，脚下的路岂不是难走得要命？同理，泵的安装高度必须和液体的来源、流量需求、还有环境因素都要考虑到。
这样才能确保泵在工作时不会像小猫见到狗一样，紧张得冒泡。
要是泵的安装高度设置得不对，可能就会像马虎的厨师，结果做出的菜只能叫“奇葩”。
泵的进口可能会被空气干扰，导致汽蚀现象发生，结果就是设备疲劳，使用寿命大打折扣，真是心累。
而且这可不是小事，搞不好连厂里的生产进度都得受到影响，这就让人心急如焚了。
好啦，咱们说说如何避免这种糟心事儿。
确保泵的安装高度在设计范围内。
这就好比你买衣服要看尺码，不能随便挑一件，得选合适的。
这个高度一般来说是根据液体的特性、流量的需求和环境条件来综合考虑的。
比如，若是要抽取深井里的水，肯定得装得低点，不然泵就得拼命“喝水”，还容易“憋气”。
想象一下，小泵一口气憋到真是忍无可忍，最后要么溅得满脸水，要么就是不干脆自杀式的“罢工”。
要注意泵的吸入管道，管道的长度和角度都很重要，长了就像在山路上开车，得慢慢来；弯得多了，液体的流动就受阻，汽蚀的风险自然就上来了。
水泵的汽蚀余量和安装高度
水泵的汽蚀余量和安装高度一、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）.。
汽蚀余量和泵的安装高度的关系
精心整理先说一下各种汽蚀余量的概念：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 （NPSHavailable ，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 （NPSHrequired ，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，NPSHc （，这样规定，临界k/2)%时的式数。
如同测Δhc~Q 1 一般可达15～25m/s 。
液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。
液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。
当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。
由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。
另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。
启动与停泵：灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。
启动后渐渐开启出口阀。
水泵与水电站——水泵气蚀与安装高程确定
§4-2叶片泵的汽蚀性能
当 （NPSH）a>（NPSH）c时，装置给水
泵提供的汽蚀余量大于该泵临界汽蚀余量， 水泵不至于发生汽蚀。当
（NPSH）a=（NPSH）c时，处于临界状态， 泵开始发生汽蚀。当（NPSH）a<（NPSH）
c时，泵内发生汽蚀，泵运行不安全。
（NPSH）r =（NPSH）c+0.3m
§4-2叶片泵的汽蚀性能
三、吸上真空高度 吸上真空高度是指水泵进口处水流的绝对 压力水头Ps/ρg 小于大气压力的值，即是 安装在水泵进口处真空表的读数，用符号 Hsa表示。
四、小结
1、水泵的汽蚀方程式 2、汽蚀余量 3、吸上真空高度
§4-3水泵安装高程的确定
教学目标：掌握安装高程的确定方法 一、安装高程
立式轴流泵为便于启动和使管口不产生有害旋
涡，要求叶轮的中心线淹没于水面以下0.5—1.0m。 若H允许为负位,表示该泵必须安装在水面以下，其 淹没深度不小于上述求得的数值，且不小于0.5— 1.0m。
例题：安装高程的确定
＝
×
＝
＝
＝
＝
＋
＋＝
＋
193.54，取193.5m
§4-3水泵安装高程的确定
蚀；
§4-1 水泵汽蚀
三、汽蚀的危害 1、水泵性能恶化，2、水泵过流部件发生
破坏，3、产生噪音和振动
四、防治汽蚀的措施
l、正确确定水泵安装高程
➢ 为防止水泵在运行中发生汽蚀，应正确确定水泵安装高程，
使水泵在任何工况下，装置汽蚀余量(NPSH)a大于水泵的必 需汽蚀余量(NPSH)r或者水泵的吸上真空高度Hs小于水泵的 允许吸上真空高度Hsa。
§4-1 水泵汽蚀
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。
汽蚀余量和泵的安装高度的关系
所以平常日的粗略计算可以这样认为：
Hg=10m--[△h]（NPSH）-安全量（0.5m）
泵的吸程即为必需汽蚀余量Δh：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。
吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量（NPSH）-安全量（0.5米）
标准大气压能压管路真空高度10.33米。
离心泵的汽蚀现象（Cavitation）
离心泵运转时，液体在泵内压强的变化如图所示：
液体压强随着泵吸入口向叶轮入口而下降，叶片入口附近K—K面处的压强pK为最低，此后由于叶轮对液体作功，压强很快上升。
假如：Pk≤pv(t)，Pv(t)被输液温度t时的饱和蒸汽压，则液体发生汽化产生汽泡，汽泡随同液体从低压区流向高压区，在高压的作用下迅速凝聚或汽泡破裂，与此同时，汽泡周围的液体会以极高的速度冲向原汽泡所占据的空间，在冲击点处可形成高达几万kpa的压强，冲击频率可高达每秒几万次之多，若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时，众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片，侵蚀叶片和叶轮，这种不正常现象称为汽蚀现象。
公式1和公式2合并得：
Hg=Pa/ρg-Pv/ρg-hAS-[△h]---------------------------------------------------（公式3）
现在允许汽蚀余量和泵的几何安装高度（吸程）终于有关系了。
在上述情况下Pa=1.01x105Pa=100x103Pa
而Pv=2.34x103Pa（一般情况都是在20℃和一个大气压下的饱和蒸汽压）
为防止汽蚀产生，Ps/ρg﹥Psmin/ρg（一般提高0.3m或以上）
Pa/ρg=Ps/ρg+V2s/2g+Hg+hAS-------------------------------------------------------------------（公式1）
泵基本理论与应用(下)(泵的汽蚀和安装高程的确定,泵的选型)
第五章 水泵的汽蚀和安装高程的确定前面有关叶片泵性能的阐述，都是以水泵的进水条件满足其吸水性能为前提的，或者说，该泵的吸水高度没有超过其允许的吸水高度，泵内投有出现汽蚀情况下的性能。
如果情况不是这样，那么前述的各种性能关系将会遭到破坏，水泵无法进行正常工作。
因此，分析和研究水泵的汽蚀及其危害，了解水泵的吸水性能及其影响因素，对于正确使用水泵是十分重要的，它是水泵知识中不可缺少的组成部分。
第一节水泵的汽蚀从水泵的工作原理我们已知，高速旋转的叶轮使泵进口处的水不断获得能量并流向出口，而在进口处形成一定的真空值，该真空值就是进口压强与进水池水面压强（大气压）之差值。
在这一压差作用下，水不断地从进水池经进水管流向水泵进口。
由于一个标准大气压等于10.33m 水柱高，所以水泵的最大吸水高度不会超过10.33m 。
实际上，水流在流动过程中要克服进水管中的各种水力损头，并且因水泵吸水性能的要求，其进口还需保持一定的能量（压头），以及绝大多数地方的大气压小于标准大气压，这就使得水泵的吸水高度远小于10.33m ，而受到一定的限制。
如果水泵实际的吸水高度超出了上述限制。
或由于其他原因使泵进口的能量小于要求的值时，泵内将会发生汽蚀，从而影响泵的正常工作。
一、汽化及汽蚀现象由物理学可知，水变为汽的过程为汽化，汽变为水的过程为凝结。
水和汽可以互相转化，而温度和压力则是促成其互相转化的外部条件。
即：在一定压力下，温度升高到一定数值时，水就会汽化；或在一定温度下，将压力降到一定数值时，水也会汽化。
例如，在一个标准大气压下，水加热到100℃就开始汽化（沸腾）；而在水温20℃的情况下。
将压力降到0.024个标准大气压，水同样发生汽化。
我们把在一定温度下，液体开始汽化的临界压力，称为该温度下液体的汽化压力，用v p γ（水柱高）表示。
表5-l 所列是水在不同温度下的汽化压力。
力时，水就产生汽化现象，这时水流中离析出大量汽泡，这些汽泡随水流流人叶轮中的压力较高部位时，汽泡受到挤压而迅速溃灭，又重新凝结为水。
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：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。
Δhc），下降（2＋1使叶轮强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。
由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。
通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。
另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。
启动与停泵：灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。
启动后渐渐开启出口阀。
停泵前，要先关闭出口阀后再停机，这样可避免排出管内的水柱倒冲泵壳内叶轮，叶片，以延长泵的使用寿命。
离心泵的汽蚀现象（Cavitation）离心泵运转时，液体在泵内压强的变化如图所示：液体压强随着泵吸入口向叶轮入口而下降，叶片入口附近K—K面处的压强pK为最低，此后由于叶轮对液体作功，压强很快上升。
汽蚀余量和水泵安装高度计算
一、汽蚀余量 汽蚀余量又叫净正吸头，是表示汽蚀性能的主 要参数。汽蚀余量国内曾用△h表示。 1、为了深入理解汽蚀的概念，应区分以下几种汽 蚀余量： NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效的汽蚀余量， 是由吸入装置提供的，NPSHa越大泵 越不容易发生汽蚀； 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； 1
∴
8
其中：
——大气压力，与使用地海拔高度有关。 详见附件“全国主要城市的海拔高度 和大气压力”。在闭式系统中，为系 统压力。 ——汽蚀余量（净正吸头）与泵运行时的 流量有关，计算时应按最大允许流 量的数据计算，可从泵性能表或性 能曲线中查明。
9
——入口管路损失，与入口管路长度及管 路附件多少有关，可按附件“钢管的 磨擦损失”及附表“管附属管件的相 当直管长度”计算。 ——汽化压力，与介质温度有关，可从附 图及“水的饱和压力表”查得。
2
这些汽蚀余量有以下关系： NPSHc ≤ NPSHr ≤[NPSH] ≤ NPSHa 2、装置汽蚀余量NPSHa 定义：泵进口处单位重量液体具有的能量超过 汽化压力水头的剩余的值。即 式中： ——介质的汽化压力水头 ——泵进口处单位重量液体的压力水头 ——泵进口处单位重量液体的速度水头
3
式中： ——吸入液面的绝对压力水头；一般吸水 液面与大气连通，为泵使用地的大气 压力水头（m） ——泵的安装高度（几何吸上高度）（m） ——吸水管路阻力损失（m） ∴ 由上式可以看出，装置汽蚀余量NPSHa是由吸 入装置提的，与装置参数（Pc、hg、hc）及液体性 质（ ρ、pV）有关。
ห้องสมุดไป่ตู้
5
运动参数在一定转速和流量下由几 何参数决定的。这就是说NPSHr是由泵 本身决定的。对既定的泵，不论何种液 体，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， NPSHr相同。所以NPSHr和液体的性质无 关。NPSHr越小，表示压力降小，要求 装置必须提供的NPSHa小，因而泵的抗 汽蚀性能越好。
离心泵的汽蚀现象与安装高度Hg的计算方法
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
离心泵的汽蚀现象与安装高度Hg 的计算方法
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。
离心泵的安装高度Hg 的计算方法
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 乘以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。
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水泵的汽蚀和安装高程的确定
摘要：在水泵管理中，水泵的汽蚀和安装高程是极为重要的组成部分，对水泵的使用有着直接的影响。
因此，要想安全高效的使用水泵就必须要对这两方面进行充分的了解。
关键词：水泵；汽蚀；安装高程
水泵的进水条件只有满足了其吸水性能，水泵才能正常工作。
否则，水泵将无法进行正常工作。
所以，分析和研究水泵的汽蚀及其危害，充分了解和掌握水泵的吸水性能及其影响因素，才能正确地使用水泵，这也是水泵知识中不可或缺的组成部分。
1水泵的汽蚀
1.1水泵汽蚀的原因
从水泵的运作原理上看，泵进口处的水之所以能够不断获得能量，同时流向出口，着力点在于高速旋转的叶轮。
而在这过程中，就会在进口处形成一定的真空值，这个真空值就是进口压强与进水池水面压强的差值。
在压差作用下，就会促使水不断地从进水池经进水管流向水泵的进口。
从理论上看，一个标准大气压等于l0.33 m水柱高，所以水泵的最大吸水高度不会超过l0.33 m。
但是事实上，水流在流动过程中，还必须要克服进水管中的各种水力损头，同时受水泵吸水性能要求的限制，其进口必须要保持一定的能量，此外，大部分地方的大气压都会小于标准大气压，因此，实际中水泵的吸水高度远小于10.33 m，因此会受到一定的限制。
当水泵的实际吸水高度超出了上述限制，或因为其他原因导致泵进口的能量小于要求的值时，泵内就可能会发生汽蚀，进而影响泵的正常运转。
从物理学的角度看，如果在一定压力下，温度升高到一定数值范围内，水将会汽化；或在一定温度下，压力被降到一定数值时，水也同样会汽化。
因此，当水泵在运行时，因为种种原因，会导致泵内局部位置的液体的压力降低，当其到达工作温度下的汽化压力时，就会产生汽化现象，此时水流中就会离析出大量的汽泡，而当这些汽泡随水流流入叶轮中的压力较大的部位时，气泡会有一个被挤压然后破灭，再重新凝结为水的过程。
在这过程中，水体本身会遭到破坏，导致水泵的性能恶化，将会产生振动、噪音和对过流部件材料的破坏，这种现象就是水泵的汽蚀作用。
1.2水泵汽蚀的类型
①叶面汽蚀。
叶面汽蚀指的是在叶片的正面或者背面发生的汽蚀，这种汽蚀
是水泵最为常见的汽蚀现象。
叶片背面流速最大的部分是最容易形成汽化的低压区，因为叶轮要把能量传给水流，而此时叶片背面的压力一般都是小于其正面的压力的。
假如水泵吸水的高度过大，那即便是在设计工况下运作，也可能在叶片的背面产生汽蚀现象。
当水泵的流量超过规定的设计流量时，叶轮进口的相对速度w1的方向就可能会偏离设计的方向，β1增大为β1’，就会导致叶片进口的正面形成脱流和漩涡，使得该部位成为低压区，此时就很有可能产生汽化现象，最终导致叶片正面发生汽蚀。
如果水泵的流量小于设计的流量，则会出现和以上情况相反的情况，即出现w1的方向偏向反转方向，β1不断的减小，此时，将会导致叶片进口的背面形成脱流和漩涡，直接增加叶片背面低压状况，进而引发叶片背面的汽蚀。
对于采用弯肘形进水流道的轴流泵，由于弯道内水流的离心作用，使得流入叶轮进口的水流速度和压力分布不均匀。
这时，有可能在叶片的正面和背面都产生汽蚀。
当然，发生汽蚀的部位除了叶片，还可能在水泵的固定导叶上产生汽蚀，因为当叶轮出口的绝对速度方向与导叶的设计入流方向不一致时，就会产生这一现象。
②间隙汽蚀。
因为间隙两侧的压力差会直接导致水流高速流经，在离心泵减漏环与叶轮进口的间隙处和蜗壳的隔舌处，以及轴流泵叶轮外缘与泵壳的间隙处，这些狭窄通道，此时就会形成局部压力降低，进而会出现汽蚀，一般也就是称为间隙汽蚀。
③粗糙汽蚀。
所谓的粗糙汽蚀是指当水流经过泵内凹凸不平的过流部件表面时，将会不可避免的在凸出物的紧邻下游，产生脱壁和漩涡，进而导致使局部压力降低，而产生汽蚀现象。
当然，此类汽蚀，一般都是因为水泵制造工艺不良所致。
2预防和减轻汽蚀的措施
如前所述，泵本身的吸水性能和进水装置条件共同决定了泵在运行过程中是否会发生汽蚀。
所以，预防水泵发生汽蚀最重要措施，就是不断提高泵的抗汽蚀性能，不断的改进进水装置的设计，当然，因为水泵通常都在非设计工况下运行，很难完全避免和消除汽蚀。
因此，在运行管理中应该要尽可能避免，或者减轻汽蚀的危害。
2.1提高水泵的抗汽蚀性能
①降低必需汽蚀余量。
方法一：采用双吸式叶轮的水泵。
尽管采用双吸泵，不能有效的提高汽蚀比转数C值，但对于汽蚀比转数C，转速n和流量Q相同的泵，如果采用双吸式叶轮，双吸泵的△h’比单吸泵的△h’小。
方法二：适当加大叶轮进口直径及增大叶片入口宽度。
如果叶轮进口直径和叶片入口宽度都在增大，那叶轮进口的绝对速度c1，和相对速度w1，都会不断的减小，此时，泵的必需汽蚀余量会降低，但是此时叶轮进口处的减漏环面积却在不断的增大，此时就会增加泄漏量，泵的容积效率也会降低。
②提高过流部件材料的抗汽蚀能力。
通常来说，我们为了有效的减轻汽蚀对
水泵过流部件的损坏，最大限度的延长其使用寿命，通常会选用抗汽蚀性能较强，如采用铸锰、青铜、不锈钢等材料铸造的叶轮；或者采用聚合物涂复或激光喷镀过流部件表面的技艺，以便能够更好的抵抗汽蚀的破坏。
此外，通过对过流部件表面的精加工，提高其光洁度，也是减轻汽蚀的危害的有效途径。
2.2提高进水装置的防汽蚀能力
进水装置决定了有效汽蚀余量。
因此，要想提高泵进口的有效汽蚀余量，满足泵内动压降的要求，就应该设计科学有效的进水装置。
①合理确定水泵的吸水高度。
因为水泵通常都在非设计工况下运行，所以，必须要认真考虑水泵工作中可能遇到的各种工况，所确定的吸水高度，应该满足在任何工况下都符合水泵吸水性能的要求和标准。
②选配合理的进水管道。
最大限度的减少进水管道的长度和一些不必要的管道附件，同时加大进水管径，尽可能的减小进水管的水力损失，进一步提高有效汽蚀余量。
对大、中型轴流泵而言，要尽可能保持进水流道内的水流流速和压力均匀分布，可以有效的防止汽蚀的发生。
3水泵安装高程的确定
我们所说的水泵安装高程，其实是指水泵基准面的高程，通常是用▽安表示。
当然，▽安一定要满足水泵在设计规定的任何条件下工作都不会发生汽蚀。
对水泵工作和泵站建设有重大影响的因素之一，就是安装高程是否合理。
如果水泵安装过低，就可能导致泵站土的建投资额增大，同时也会增加施工的难度；假如安装过高，就会造成泵内产生汽蚀，进而会极大的影响到水泵的正常运行。
水泵安装高程为：
▽安=▽进+[Hg]
上式中▽进为进水池水位高程。
进水池水位一般会分为最高水位、设计水位和最低水位，在计算水泵安装高程时，为了确保泵内不发生汽蚀，需要采用进水池最低水位高程。
[Hg]是水泵的允许吸水高度，所以，▽安的确定实际上就是[Hg]的计算。
一般来说，主要是用[△h]值计算[Hg]。
4结语
总之，水泵的汽蚀和安装高程的确定对水泵的使用和管理有着重要的影响，对管理和安装人员而言，掌握水泵产生汽蚀的原因，对防止水泵汽蚀的措施有深入的探讨，对水泵高程的确定有正确的认识，是极为重要的，是水泵能够正常运转并发挥基本功能的前提和基础。
参考文献：
[1] 颜锦文.水泵及水泵站[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2] 李春.水泵现代设计方法[M].上海:上海科学技术出版社, 2010.。