《水泵及水泵站》第四章 汽蚀及安装高程

pa =101.3kPa为标准大气压 ps 为泵进口绝对压力
常温清水密度
ρ
19
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
允许吸上真空高度[Hs]
标准状况下，试验测定不同工况下，水泵恰好发生汽蚀 时进口的Hs，称为临界吸上真空高度Hsc 对水泵来说，只要满足
K S
H s < H sc
为了稳妥，规定
[H s ] = H sc − 0.3
∆ha ≥ [ ∆h ]
S 0 Hg e
Pe
K
0
S e
50
4. 水泵安装高程
△ ha =
pe pv − − H g − hw ρg ρg
≥ [∆h]
S S
K
△hr 怎样确定？？
Δhr
41
△hr 怎样确定？？
∆hr = μ
2 v1
2g
+λ
2 w1
2g
汽蚀基本方程 P106 式（4-18）
低比转速泵
高比转速泵
μ为因叶片进口处绝对流速变化和水泵进口至叶片进口的水力 损失引起的压降系数； λ为因叶片进口处相对流速变化和液体绕流叶片端部所引起的 压降系数。
S
2 s
≤
[H s ]
0
0
Hg S Pe
e
e
27
4. 不同使用条件下的修正
Pa Pe vs2 Hs = − + Hg + + hw 2g ρg ρg
≤
[H s ]
(1)当进水池水面上的压力Pe等于标准大气压力Pa时
Pa Pe = ρg ρg
vs2 Hs = Hg + + hw 2g
(2)当进水池水面上的压力Pe不等于标准大气压力Pa时
1
(a)
u1
′ 1
(b)
流量小于设计流量时，叶片背面发生漩涡，加重汽蚀
以上汽蚀均发生在叶片的正、背面，称为叶面汽蚀
11
间隙汽蚀：当泵内水流通过突然变窄的间隙时，速 度增加而压力下降，也会产生汽蚀
12
引起汽蚀的进水条件：
进水池漩涡夹带气体进入水泵 流道线型设计不合理，造成叶轮进口流速分布不均匀 水泵在非设计工况运行，叶轮下方产生涡带
2 s
2 s
≤
[H s ]
▽水泵基准面＝▽吸水面+Hg
Pa Pe v H g ≤ [H s ] − + − − hw ρg ρg 2 g
33
第二节
汽蚀性能参数（二）
（汽蚀余量）
34
35
36
泵内压力最低点K
K
pk— K点压强 pv—水的汽化压强
如果 Pk≤ Pv 如果 Pk＞ Pv
37
汽蚀产生 汽蚀就可以避免
20
H s < H sc − 0.3
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
允许吸上真空高度[Hs]
[H s ] = H sc − 0.3 H s ≤ [H s ] = H sc − 0.3
Q—[Hs]
21
[
]
3. 如何保证汽蚀不发生
对于一台在抽水装置中运行的水泵，如果不发生 汽蚀，必须保证：
H s ≤ [H s ] = H sc − 0.3
进水池水面 和 泵进口断面的能量方程
Pe Ps v − Hg + = + + hw ρg ρg 2 g
2 s
pa p s − Hs = ρg ρg
Pa Pa Pe Ps vs2 −( + − (− H g + ) = + hw ) ρg 2 g ρg ρg ρg
Pa Pe Pa Ps vs2 + Hg − = − − − hw ρg ρg ρg ρg 2 g
2. 汽蚀导致的后果
汽蚀的危害—强烈的振动、噪声 汽蚀的危害—水泵性能下降 泵内流动规律破坏，甚至断流，性能下降
7
汽蚀的危害—水泵性能下降 不同比转速的泵性能下降的特点不一样
8
汽蚀的危害—水泵性能下降
不同比转速的泵性能下降的特点不一样
低比转数的离心泵： 叶槽狭长、出口宽度较小，汽泡区很容易扩展到叶 槽的整个范围，引起水流断裂，水泵性能曲线呈急剧下降 中、高比转数的离心泵和混流泵：叶槽较宽，汽泡不容易堵塞通道，只 有在脱流区继续发展时，汽泡才会布满整个叶槽，因此在性能出现断裂之前， 其性能曲线先是比较平缓地下降，然后才迅速呈直线下降 高比转数的轴流泵：叶片之间的通道相当宽阔，故汽蚀发生后汽泡区不 易扩展到整个叶槽，因此性能曲线下降缓慢，无明显的断裂点
Pe v H s = 10.33 − + Hg + + hw 2g ρg
28
2 s
4. 不同使用条件下的修正
Pa Pe vs2 Hs = − + Hg + + hw 2g ρg ρg
≤
[H s ]
• 当进水池水面上的压力Pe为当地大气压力时，应根据海 Pe 拔高度修正 ρg
vs2 Pe H s = 10.33 − + Hg + + hw 2g ρg
对于大型泵
Δhr
43
[△h]= (1.1~1.3)△hc
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
有效汽蚀余量(NPSHa或△ha)
S
0
Hg Pe S
K
0
e
e 列吸水面e—e至泵进口s—s断面能量方程：
2 pe ve ps vs2 + − H g - hw = + ρg 2 g ρg 2 g
44
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
13
如何衡量水泵汽蚀性能的好坏？？
如何避免汽蚀？？
14
第二节
汽蚀性能参数（一）
（吸上真空高度）
15
1. 汽蚀产生的原因分析
从汽蚀发生的机理可知，泵内叶轮进口处压力的降低是水 泵产生汽蚀的直接原因
16
1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汽蚀产生的原因分析
泵内压力最低点K
K
pk— K点压强 pv—水的汽化压强
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泵内压力最低点K
S 0 Hg e
Pe
0 S e
如何保证??
H s ≤ [H s ]
22
3. 如何保证汽蚀不发生
进水池水面 和 泵进口断面的能量方程
Pe Ps vs2 − Hg + = + + hw ρg ρg 2 g
pa p s − Hs = ρg ρg
S 0 Hg e
Pe
0 S e
23
3. 如何保证汽蚀不发生
△ha
45
有效汽蚀余量
2. 衡量是否产生汽蚀的指标
有效汽蚀余量(NPSHa或△ha)
水泵安装于吸水面上方
pe pv ∆ha = − − H g − hw ρg ρg
水泵安装于吸水面下方
pe pv ∆ha = − + H g − hw ρg ρg
46
pe pv ∆ha = − − H g − hw ρg ρg
31
5. 水泵安装高程
S
0
Hg S Pe
0
e
e
水泵安装高程:是指水泵基准面的海拔高程,它等于吸 水面（进水池水面）的海拔高程▽吸水面与水泵安装高 度Hg之和
▽水泵基准面＝▽吸水面+Hg
32
5. 水泵安装高程
S
0
Hg S Pe
0
e
e
Pa Pe v Hs = − + Hg + + hw 2g ρg ρg
9
3. 汽蚀发生的部位
压力最低点产生气泡，气泡消失之处产生破坏
在设计工况运行时，如果水泵安装的过高，在叶片背面速度最高的 部位产生汽蚀
(a)
(b)
10
流量大于设计流量时，叶片前缘正面发生漩涡或脱流，产生负压
w′ 1 w′ 1
w′ 1 w1
′ v1
v1
1 1
′ v1
v1
w′ 1 w1
′
u1
海拔高度 -100 （m） （m）
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1500 2000
10.4 10.33 10.2 10.1 10.0 9.8
29
9.7
9.6
9.5
9.4
9.3
9.2
8.6
8.1
4. 不同使用条件下的修正
(3) 当吸水面上的压力为标准大气压而水温不是20℃时，应将 [Hs]换算到实际水温下的 [ H s ]′
不同海拔高程时，大气压力不同，海拔越高，气压越低，越容 液体温度越高，汽化压力越高，越容易产生汽蚀； 流量越大，水力损失越大，越容易产生汽蚀； 安装高度越高，越容易产生汽蚀；
S 0 Hg Pe S
K
0
e
e
49
3. 如何保证汽蚀不发生
对于一台在抽水装置中运行的水泵，如果不发生汽蚀，必 须保证水泵进口有足够能量，满足：
有效汽蚀余量取决于：吸入装置的特性
安装高度Hg 进水池液面压力 阻力损失hw 被抽液体的汽化压头
47
△ ha =
pe pv − − H g − hw ρg ρg
pe ρg
pv H g hw ρg
各参数变化时，对汽蚀的影响？？
S 0 Hg e
Pe
K
0
S e
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△ ha =
易产生汽蚀；
pe pv − − H g − hw ρg ρg
有效汽蚀余量(NPSHa或△ha) 2 pe ve ps vs2 + − H g - hw = + ρg 2 g ρg 2 g