离心泵汽蚀实验

离心泵汽蚀实验_________

一、实验目的及要求：

（1）通过实验了解测定离心泵汽蚀性能的基本方法；

（2）观察离心泵汽蚀发生时，其扬程和流量迅速下降的现象，加深对离心泵汽蚀现象的理解。

二、实验原理：

离心泵转速和流量为定值时，泵的必需汽蚀余量NPSHr是不变的。而装置的有效汽蚀余量NPSHa可以随装置参数而变化。当NPSHa=NPSHr时离心泵开始汽蚀。

由离心泵原理可知，装置的有效汽蚀余量

NPSH a=p s

ρg +v s2

2g

−p t

ρg

=p a

ρg

−H s+v s2

2g

−p t

ρg

（1）

式中，p s和v s-------泵入口处液体的绝对压力和流速；

P t和ρ------液体的饱和蒸汽压和密度；

H s------为泵入口处的吸入真空度，H s=p a

ρg −p s

ρg

；

P a-------当地大气压。

由式可见，增加吸入真空度H s，可以使装置有效汽蚀余量NPSHa减小。当吸入真空度H s达到最大吸入真空度(H s)max时，NPSHa=NPSHr，离心泵发生汽蚀。

从装置吸入管能量方程中可以推导出吸入真空度：

H s=p a

ρg −p A

ρg

+v s2

2g

+H j+ΔℎA−s=H A+v s2

2g

+H j+ΔℎA−s(米)m （2）

式中，p A------吸入液面上绝对压力；

H A------吸入液面的真空度；

H j ------泵的安装高度；

注：此处为负值（泵所在高程减去液面所在高程），称作是：灌注头。

Δh A-s ------吸入管路阻力损失。

从式中可知，增加吸入液面真空度H A，增大泵的安装高度H j和增大吸入管路损失Δh A-s，都可以使吸入真空度H s上升，促成离心泵汽蚀来进行汽蚀实验。

由离心泵性能可知，离心泵转速和流量不变时，扬程为定值。但当泵发生汽蚀时，扬程和流量都会急剧下降。这样，我们可以在一定流量Q下测出不同吸入真空度下的扬程H数值，根据扬程急剧下降的趋势判断汽蚀点，如图1所示，按JB1040-67规定，扬程下降1%的点为离心泵的最大吸入真空度(H s)max值，即图上的C点。

离心泵的允许吸入真空度[H s]= (H s)max-K(米液柱)mH2O。

K为安全裕量，K=(米液柱)mH2O。在不同流量Q下测不同的最大吸入真空度(H s)max，考虑安全裕量就可以得到离心泵汽蚀性能[H s]-Q关系,离心泵汽蚀性能另一种形式[NPSHr]-Q也可以经过计算得到。

离心泵汽蚀实验可以在闭式或开式实验装置上进行。吸入真空度H s改变，在封闭式实验装置内是靠储水罐液面真空度H A的变化来实现的；开式实验装置是利用吸入液面水位（H j）的变化或调节吸入阀门（Δh A-s变化）来完成的。

本实验为封闭系统，使用真空泵来增加储水罐液面真空度H A，从而改变吸入真空度H s。实验时保持泵的转速和流量不变，测出不同液面真空度H A下的吸入真空度H s和排出压力p d，计算泵的扬程。在H-H s曲线上得到该流量下最大吸入真空度(H s)max和允许吸入真空度[H s]。

图1 H-H s图

三、实验步骤：

1、检查

1）盘车，检查电动机、离心泵、真空泵转动是否灵活；

2）检查各压力表指针是否回零；

3）打开吸入和排出调节阀；

4）利用灌注头灌泵，泵灌满后关闭排出调节阀；

5）检查试验装置各处是否泄漏。

2、启动

1）启动离心泵，慢慢打开排出阀和各仪表控制阀门。检查泵和仪表工作情况；

2）待离心泵工作稳定后，调节流量，待流量稳定后，启动真空泵；

3）启动真空泵后，关闭真空放空阀，检查储水罐真空表是否动作。

3、数据的测量

1）将流量大小调至所需数值，流量的大小采用电磁流量转换器测量。

2）本实验为动态测量。测量各参数为液面真空度H A吸入真空度H s和排出压力p d。待流量稳定后同时测量各测点参数值。要求读数果断，迅速、准确。

3）当泵入口真空度H s很高，汽蚀快要发生时，应集中精力观测和记录数据，并缩小测量间隔。若流量略有下降，应及时调节排出阀保持流量稳定。

当吸入真空度H s不再上升，出口压力急剧下降，流量Q也逐渐减小，当调节排出阀已经不能保持流量时，说明离心泵已经严重汽蚀。这时可停止测量。

4）打开放空阀降低液面真空度H A和吸入真空度H s。重新调节流量。

进行下一轮测量。

4、停车

1）关闭排出阀和入口真空表阀门；

2）停离心泵；

3）打开真空泵放空阀，待储水罐液面真空度回零后停真空泵。

注意：放空阀未开时不要停真空泵，否则会将真空泵中液体抽回管道中。

四、思考题：

1、什么是离心泵的汽蚀？有哪些危害？

答：根据离心泵的工作原理可知，液流是在吸入罐压力p A和叶轮进口最低压力p k间形成的压差（p A-p k）的作用下流入叶轮的。叶轮进口处压力p k越低，吸入能力越大。但若p k 降低到液体在输送温度下的饱和蒸汽压p v时，就会出现汽蚀。此时的液体会气化，同时还可能有溶解在液体内的气体从液体中逸出，形成大量小气泡（空化）。当这些小气泡随流体流到叶轮流道内压力高于p v的区域时，小气泡在四周液体压力作用下重新凝结、溃灭。在小气泡的凝结溃灭过程中会伴随着巨大的水击压强冲击和夹杂其中的活泼性气体的电化学腐蚀，使得叶轮金属表面剥蚀严重。汽蚀是水力机械都会面临的问题，发生汽蚀时，机械会产生噪音和振动，并伴有流量、扬程和效率的降低，有时甚至不能运转。

2、本装置是用什么方法作汽蚀特性的？还可用哪些方法作离心泵的汽蚀特性？

答：本装置是用真空泵抽取储水罐上方气体的方法降低p A（吸入液面压力）从而减小NPSH a（有效汽蚀余量）来产生汽蚀。我们还可以设置升降装置，通过改变H j（泵的安装高度）以及减小吸入管的流量调节阀开度从而增大Δh A-s（吸入管路阻力损失）来实现汽蚀。

3、做实验时为什么要保持流量不变？如何保证流量不变？

答：此次实验是用抽真空的方法减小p A，进而减小NPSH a的方法来产生汽蚀。刚产生汽蚀时NPSH a=NPSH r（必需汽蚀余量），为了让NPSH a减小，首先要保证NPSH r不变，只有通过控制流量不变才能保证，故此可以通过调节出口流量调节阀的开度来保证流量Q的不变。

五、实验总结：

此次实验通过观察离心泵发生汽蚀时扬程和流量都下降的现象，加深了我对于汽蚀的直观认识和理解。

离心泵是石油人尤其是我们储运人的“必修之器”，孔夫子说：“君若善其事，必先利其器。”所以离心泵的学习是必须的也是必要的。它的使用和操作我们在另一个“性能实验”中已经有了直观且深刻的了解。

任何机器都难免有“生病”的时候，我们为了不让它“生病”，就要在平时注意其维修保养机器工作时流量、扬程、压力等参数的变化，老师给我们演示了离心泵发生汽蚀时的流量扬程变化，目的不但是研究，更多的我想应是以后怎样尽量减轻甚至避免汽蚀这种现象的发生。把所学应用在工程中的一些实际问题中，诸如如何确定泵的安装高度、怎样选泵、利用汽蚀比转数来确定不发生汽蚀的允许转速等等。

此外，还有些问题尚不明确：

1）在回顾实验指导材料时在实验准备阶段都说到了盘车、灌泵，那什么是盘车，在工程实践中又是怎样具体具体完成灌泵操作的呢？

2）教材中P55，有这样一段话：“在一般情况下，不允许用吸入管路上的阀门进行流量调节，以免增大阻力损失，降低有效汽蚀余量”，那么，吸入管路上的阀门都是做什么用的呢？

最后，一定要感谢指导老师您的谆谆教导，谢谢您！