第二章 叶片式水泵.ppt
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会引起水泵工作流量和效率的大幅度下降，甚至不能工作。
2.11.1 气穴和气蚀
1. 水的饱和蒸汽压力
在一定温度下，防止水汽化的最小压力。 常用Pva(Pa)表示，也可用hva(m)表示。 水的饱和蒸汽压头：hva=Pva/γ
2.气穴现象
水泵运行中，如果泵内局部位置的压力低于该温度下 的饱和蒸汽压力时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水 里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中 充满蒸汽和逸出的气体。
h10 —— 断面1-1至0点之间的水头损失（m），由于两点距离很 小，一般忽略。
（2）列0点断面与K点水流的相对运动能量方程：
Z0
p0
w02 2g
u02 2g
ZK
pK
wK2 2g
uK2 2g
h0K
p0 、pK
Z 0、ZK
—— 0点与K点的绝对压强水头（m）； —— 0点与K点到基准面的垂直高度（m）；
（1）气蚀两个阶段： 第一阶段：轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。 第二阶段：气穴区突然扩大，这时水泵的H、N、η就将到达临界
值而急剧下降，最终停止出水。
（2）气蚀的危害
1）水泵性能恶化甚至停止出水； 2）水泵过流部件发生破坏； 3）产生噪音和振动。
蚀坏的叶片图 （a）双吸泵叶片 （b）轴流泵叶片
第二章 叶片式水泵
2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵
2.11 离心泵吸水性能
• 水泵正确的吸水条件： 抽水过程中，泵内不产生气蚀情况下的最大吸水高度。 吸水条件→离心泵安装高程→泵房内各部位高程
安装过低：增加泵房土建投资和施工的难度； 安装过高：
• 列吸水池面与0-0水泵进口安装真空表处 1-1断面的能量方程式：
pa
p1
H ss
v12 2g
hs
pa
p1
H ss
v12 2g
p0
pK
w02 2g
(
wK2 w02
1)
pK
w02 2g
（2）
式中：
wK2 w02
1
, 气穴系数（气蚀系数）
把式（2）代入式（1），得:
pa
pk
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 2g
)
pa
pk
(H ss
v12 2g
汽泡随水流被带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突 然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在 汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压 力，可以达到几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂 的噪音，这种现象称为气穴现象。
3. 气蚀
气穴发生在水流当中，不会对叶轮有危害。
气穴发生在叶片壁面上，水击就会撞击叶片，每秒钟有 几万次的微小水锤的撞击使金属叶片表面发生塑性变形 和局部硬化，慢慢的金属就会疲劳、脆弱，发生剥蚀现 象，出现裂缝，在叶片表面渐渐演变成蜂窝状空洞，以 至叶片断裂，形成破坏。这种由于气穴现象导致的叶片 腐蚀称之为“气蚀”。
输水被破坏。
2.11.2 吸水管中压力的变化及计算
• 防止气蚀措施：
控制水泵叶轮内压力最低点的压力大于Pva。
• 水泵运行中的压力最低点
吸水池大气压与叶轮进口处的绝对压力差转化为位置 头、流速头，各项水头损失。
绝对压力随水流流动而减少，到进入叶轮后，在叶 片背面靠近吸水口的K点处压力达到最低值：PK=Pmin。
wK —— 点K水流的相对速度（m/s）；
w0 —— 点0断面水流的平均流速以相对流速表示（m/s）； u0、uK —— 点0与点K的圆周速度（m/s）；
h0K
—— 点0至点K的的水头损失（m）。
Z0 ZK , h0K 0，u0 uK
上式简化为： p0 w02 pK wK2 2g 2g
（3） 气蚀对不同类型的水泵影响不同
ns较低
ns较高
较低ns（如ns <100）（瘦长型）：因水泵叶片流槽狭长，很容易被气 泡所阻塞，在出现气蚀后，Q-H、Q-η曲线迅速降落。
较高ns（如ns >150）（矮胖型）：因流槽宽，不易被气泡阻塞，所以
Q-H、Q-η曲线先是逐渐地下降，过了一段时间后才开始锐落，正常
2g
如果保证不发生气蚀，则：
pk
[ pa
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )]
2g
pva
2.11.3 水泵最大安装高度
1. 水泵安装高度HSS
——吸水池水面与水 泵基准面之间的高度差。
根据HSS及吸水池的 水面为可推算出水泵基准 面高程，即水泵安装高程。
H SS
p0
c02 2g
hS
h10
（1）
pa 、p0 —— 吸水池水面某点的大气压力水头与断面计算点0的绝对
压强水头（m）；
H SS —— 水泵的吸水地形高度，也即安装高度（m）；
c0 —— 点0断面水流的平均流速（m/s）；
hS —— 吸水管口至水泵进口断面1-1间的水头损失（m）；
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )
2g
吸水池水面上的压头 pa 和泵壳内最低压头 pk
之差值用来支付：
(1) 把液体提升高度：Hss
(2)克服吸水管中水头损失： hS
(3)流速水头：2v1g2
(4)产生流速水头差值： C02 v12
2g
(5)供应叶片背面K点压力下降值： W02
水流过K点之后，从高速旋转的叶轮获得能量，压 力迅速提高，在叶轮出口处达到最大。
K点压力PK值的推导（能量方程）
0点：水流即将进入叶片时的点。 0点前水流作绝对运动，0点后水流进入叶槽，对叶槽 作相对运动，所以能量方程分两步列出：
（1）列吸水池面与0点过水断面水流的能量方程：
0
பைடு நூலகம்pa
0
微小水锤会在局部产生200~300℃高温，产生热电偶，发 生电解氧化，进而产生化学腐蚀；水和蜂窝间歇接触， 蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化学腐蚀。
气蚀:
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。
2.11.1 气穴和气蚀
1. 水的饱和蒸汽压力
在一定温度下，防止水汽化的最小压力。 常用Pva(Pa)表示，也可用hva(m)表示。 水的饱和蒸汽压头：hva=Pva/γ
2.气穴现象
水泵运行中，如果泵内局部位置的压力低于该温度下 的饱和蒸汽压力时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水 里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中 充满蒸汽和逸出的气体。
h10 —— 断面1-1至0点之间的水头损失（m），由于两点距离很 小，一般忽略。
（2）列0点断面与K点水流的相对运动能量方程：
Z0
p0
w02 2g
u02 2g
ZK
pK
wK2 2g
uK2 2g
h0K
p0 、pK
Z 0、ZK
—— 0点与K点的绝对压强水头（m）； —— 0点与K点到基准面的垂直高度（m）；
（1）气蚀两个阶段： 第一阶段：轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。 第二阶段：气穴区突然扩大，这时水泵的H、N、η就将到达临界
值而急剧下降，最终停止出水。
（2）气蚀的危害
1）水泵性能恶化甚至停止出水； 2）水泵过流部件发生破坏； 3）产生噪音和振动。
蚀坏的叶片图 （a）双吸泵叶片 （b）轴流泵叶片
第二章 叶片式水泵
2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵
2.11 离心泵吸水性能
• 水泵正确的吸水条件： 抽水过程中，泵内不产生气蚀情况下的最大吸水高度。 吸水条件→离心泵安装高程→泵房内各部位高程
安装过低：增加泵房土建投资和施工的难度； 安装过高：
• 列吸水池面与0-0水泵进口安装真空表处 1-1断面的能量方程式：
pa
p1
H ss
v12 2g
hs
pa
p1
H ss
v12 2g
p0
pK
w02 2g
(
wK2 w02
1)
pK
w02 2g
（2）
式中：
wK2 w02
1
, 气穴系数（气蚀系数）
把式（2）代入式（1），得:
pa
pk
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 2g
)
pa
pk
(H ss
v12 2g
汽泡随水流被带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突 然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在 汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压 力，可以达到几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂 的噪音，这种现象称为气穴现象。
3. 气蚀
气穴发生在水流当中，不会对叶轮有危害。
气穴发生在叶片壁面上，水击就会撞击叶片，每秒钟有 几万次的微小水锤的撞击使金属叶片表面发生塑性变形 和局部硬化，慢慢的金属就会疲劳、脆弱，发生剥蚀现 象，出现裂缝，在叶片表面渐渐演变成蜂窝状空洞，以 至叶片断裂，形成破坏。这种由于气穴现象导致的叶片 腐蚀称之为“气蚀”。
输水被破坏。
2.11.2 吸水管中压力的变化及计算
• 防止气蚀措施：
控制水泵叶轮内压力最低点的压力大于Pva。
• 水泵运行中的压力最低点
吸水池大气压与叶轮进口处的绝对压力差转化为位置 头、流速头，各项水头损失。
绝对压力随水流流动而减少，到进入叶轮后，在叶 片背面靠近吸水口的K点处压力达到最低值：PK=Pmin。
wK —— 点K水流的相对速度（m/s）；
w0 —— 点0断面水流的平均流速以相对流速表示（m/s）； u0、uK —— 点0与点K的圆周速度（m/s）；
h0K
—— 点0至点K的的水头损失（m）。
Z0 ZK , h0K 0，u0 uK
上式简化为： p0 w02 pK wK2 2g 2g
（3） 气蚀对不同类型的水泵影响不同
ns较低
ns较高
较低ns（如ns <100）（瘦长型）：因水泵叶片流槽狭长，很容易被气 泡所阻塞，在出现气蚀后，Q-H、Q-η曲线迅速降落。
较高ns（如ns >150）（矮胖型）：因流槽宽，不易被气泡阻塞，所以
Q-H、Q-η曲线先是逐渐地下降，过了一段时间后才开始锐落，正常
2g
如果保证不发生气蚀，则：
pk
[ pa
(H ss
v12 2g
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )]
2g
pva
2.11.3 水泵最大安装高度
1. 水泵安装高度HSS
——吸水池水面与水 泵基准面之间的高度差。
根据HSS及吸水池的 水面为可推算出水泵基准 面高程，即水泵安装高程。
H SS
p0
c02 2g
hS
h10
（1）
pa 、p0 —— 吸水池水面某点的大气压力水头与断面计算点0的绝对
压强水头（m）；
H SS —— 水泵的吸水地形高度，也即安装高度（m）；
c0 —— 点0断面水流的平均流速（m/s）；
hS —— 吸水管口至水泵进口断面1-1间的水头损失（m）；
hs
)
(
C02 2g
v12
W02 )
2g
吸水池水面上的压头 pa 和泵壳内最低压头 pk
之差值用来支付：
(1) 把液体提升高度：Hss
(2)克服吸水管中水头损失： hS
(3)流速水头：2v1g2
(4)产生流速水头差值： C02 v12
2g
(5)供应叶片背面K点压力下降值： W02
水流过K点之后，从高速旋转的叶轮获得能量，压 力迅速提高，在叶轮出口处达到最大。
K点压力PK值的推导（能量方程）
0点：水流即将进入叶片时的点。 0点前水流作绝对运动，0点后水流进入叶槽，对叶槽 作相对运动，所以能量方程分两步列出：
（1）列吸水池面与0点过水断面水流的能量方程：
0
பைடு நூலகம்pa
0
微小水锤会在局部产生200~300℃高温，产生热电偶，发 生电解氧化，进而产生化学腐蚀；水和蜂窝间歇接触， 蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化学腐蚀。
气蚀:
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。