离心泵实验室中的汽蚀试验
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ps ≤ Pv （４） 式中 Pv —离心泵进口法兰处的汽化压力（ＭＰａ）。
由（２），（４）式可得
H sc ≥
Pb ×106 ρg
−
Pv ×10 6 ρg
（５）
公 式 （ ５ ） 即 为 离 心 泵 发 生 汽 蚀 的 条 件 。取 等 号 为
在国民经济的各个部门中，离心泵的应用相当 试验中的主要性能指标，汽蚀余量的大小是衡量离
广泛，在工农业生产中起着重要作用。特别是近几 心泵的性能好坏和使用寿命的重要参数。为了充分
年洪涝和干旱灾害的频繁发生，使离心泵的需求量 做好离心泵的汽蚀试验和掌握两者之间的关系，下
进一步扩大，市场的需求量直接导致了离心泵生产 面对它们之间的关系公式进行推导。
发生汽蚀时吸上真空度的最小值，这时的吸上真空
度称为临界吸上真空度。
为了保证离心泵工作时不发生汽蚀，使其能够
正常工作不受损坏，并能发出最大的效率，国家标
准规定：离心泵工作时，其吸上真空度应小于临界
吸上真空度。工作时吸上真空度的最大值称为允许
吸上真空度。临界吸上真空度和允许吸上真空度的
关系为
H sc = Hsa + 0.3 （６） 式中 H sa —允许吸上真空度（ｍ）；
４ 结论
（１） 了解了汽蚀现象产生的原因及汽蚀试验的 原理，对掌握汽蚀试验有积极的作用，也对未来水 泵试验室的建设有指导意义。
（２） 根据上述分析，水泵试验室的汽蚀试验应 该采用封闭系统和开式系统。 参考文献： ［１］ 李运隆．农用排灌机械使用维护与故障排除［Ｍ］．北
京：金盾出版社，１９９４．
这种方法的优点是精度高，指标准确、稳定； 缺点是液体的温度易升高。 ３．２ 开式系统汽蚀试验
开式系统是指贮水装置是一个敞开的水池。试 验时，通过调节进水阀门提高真空度，调节出水阀 门使流量稳定在预定值，使其工作，记录流量、功 率、压力、真空度及水温；然后关小进水阀门提高 真空度，当 真 空 度 达 到 预 定 值 时 停 止 调 节 进 水 阀 门 ， 调节出水阀门使流量稳定在预定值，记 录 上 述 指 标 ， 一直做到完全汽蚀。
H g —液面的高度差， H g = Zs − Zo 。
由 公 式 （ ３ ） 可 知 ：一 定 量 的 吸 上 真 空 度 可 使 水 产
生流动且能达到一定的高度，这就是离心泵的工作
原理。
根 据 上 面 分 析 所 知 ，离 心 泵 产 生 汽 蚀 的 条 件 为 ：
吸 入 管 法 兰 处 水 的 绝 对 压 力 Ps 等于或小于所处温度 下的汽化压力 Pv ，即
腾起来生成大量的气泡，在叶片的作用下，汽泡破 裂，气泡的空间就形成了局部真空。因此，四周的 水就会以极高的速度冲向这个局部真空，叶轮便遭 到了强力的水力冲击，从而出现了叶轮被水敲击的 现象。这种现象在叶轮金属表面持续发生时，金属 表面会遭到严重的侵蚀破坏，这就是汽蚀现象。所 以说，汽蚀是由于水的汽化而引起的一种对泵的破 坏现象。离心泵发生汽蚀时，总伴有噪音和震动现 象，吸入的液体内混有大量气泡，泵的流量、扬程、 功率和效率都要降低，严重时可使泵遭到损坏且使 其断流。
−
Ps
×106 ρg
=
H sc （２）
由公式（１）、（２）及示意图可得
- 174 -
2005 年 9 月
农机化研究
第 5 期
H sc
=
Pb ×106 ρg
−
Ps ×106 ρg
= Hg
+ V12 2g
+H
（３）
式 中 H sc — 吸 上 真 空 度 ；
（９）
上式即为临界汽蚀余量和允许吸上真空度之间
的关系表达式。在我国生产企业及检测机构现执行
的标准 ＧＢ／Ｔ １３００６ 中，汽蚀余量指标是根据上述公
式进行试验计算的。汽蚀余量是由所测的吸上真空
度和吸入管液体的流速计算得出的。当大气压力和
液体温度发生变化时，汽蚀余量值就不同。
３ 实验室中离心泵汽蚀试验的原理及方法
－ 175 －
ρg 2g ρg
式中 NPS —临界汽蚀余量（ｍ）。 将公式（２）代入公式（７）得
NPSH
=
(Pb
−
Pv ) ×106 ρg
+ V12 2g
−
Pv ×10 6 ρg
− Hsc
（８）
NPSH =
(Pb
− Pv ) ×106 ρg
+ V12 2g
−
Pv ×106 ρg
− (H sc
+ 0.3)
法兰盘
Zs
Pb
液 面
百度文库
进口
水
出口
泵 Hg
ZO
力低于外界出口处大气压力而工作的。若吸入管法
图 １ 离心泵工作示意图
兰处的绝对压力等于或小于液体水所处温度下的饱
在 这 个 工 作 示 意 图 中 ，任 取 一 水 平 面 为 基 准 面 ，
和蒸汽压（即汽化压力）时，那么管内的水就会沸 液面至吸入管法兰处的能量方程式为
2005 年 9 月
农机化研究
离心泵实验室中的汽蚀试验
朴奇鏞，宋元萍
第 5 期
（黑龙江省农业机械试验鉴定站，黑龙江 阿城 １５０３０１）
摘 要 ： 汽 蚀 试 验 是 离 心 泵 性 能 测 试 中 非 常 重 要 的 一 项 试 验 ， 在 实 验 室 试 验 项 目 中 占 有 重 要 的 位 置 ， 并 自
２ 离心泵的允许吸上真空度和临界汽蚀余量
Z0
+
Pb ×10 6 ρg
=
Zs
+
Ps ×10 6 ρg
+ V12 2g
+H
（１）
式中 Pb —大气压力（ＭＰａ）； Ps —离心泵进口法兰处的绝对压力（Ｍｐａ）； ρ —液体水的密度（ｋｇ／ｍ３）；
g —重力加速度（ｍ／ｓ２）
V1 —进口法兰处的平均速度（ｍ／ｓ）； Zo —基准面至液面的高度（ｍ）； Zs — 基 准 面 至 进 口 断 面 处 中 心 线 的 高 度
封 闭 系 统 是 指 整 个 循 环 系 统 是 封 闭 的 。试 验 时 ， 先调节进水阀门的流量达到预定值，使真空表出现 少许负压，在 关 闭 真 空 控 制 阀 的 情 况 下 ，使 其 工 作 ， 记录流量、功率、压力、真空度及水温；然后开启 真空泵，使真空度逐渐提高，达到预定值后，再关 闭真空控制阀，把 上 述 指 标 记 录 下 来 。如 此 做 下 去 ， 直到完全汽蚀。
企业和产量的增加。为了保证离心泵的产品生产质
图 １ 为离心泵的工作示意图。
量，使其更好地为工农业生产服务，有必要让生产 企业及检测机构了解离心泵产生汽蚀现象的原因及 临界汽蚀余量和允许吸上真空度的关系，使其能够 更好地完成离心泵的汽蚀试验。
１ 离心泵汽蚀产生的原因及危害
离心泵在运行中，是靠吸入管法兰处的绝对压
这种方法的优点是设备简单，试验中水温变化 不大；缺点是不易做大流量低扬程泵的汽蚀试验。 ３．３ 降低水位法汽蚀试验
由式（３）可知，降低吸水面的水位可增大 H g 值， 进而提高真空度。降低水位法汽蚀试验是根据此原 理进行的，其测试数据与上述两种试验相同。
这种方法优点是反映数据真实，可测得实际数 据；缺点是吸水面调整时不易稳定，操作复杂。
０．３—国家标准规定采用的安全余量。
２．２ 临界汽蚀余量
汽蚀余量是表示离心泵进口法兰处单位质量液
体所具有的能量，比汽化压力下液体具有的能量大
多少。保证离心泵正常工作没有汽蚀的最小汽蚀余
量称为临界汽蚀余量，其表达式为
NPSH = Ps ×106 + V12 − Pv ×106 （７）
（ ｍ ）；
H —能量损失（ｍ）。
２．１ 允许吸上真空度
离心泵的吸上真空度为大气压力与进口法兰处
允许吸上真空度和临界汽蚀余量是离心泵汽蚀 液体绝对压力之差，以水柱高表示，单位 ｍ。即
收稿日期：２００４－１２－２９
作者简介：朴奇镛（１９６３－），男，黑龙江阿城人，工程师。
Pb ×106 ρg
成体系。临界汽蚀余量和允许吸上真空度是试验中待测的主要指标，在现执行的国家标准中叙述得比较抽
象、简单且难以理解。为此，详细分析了离心泵气蚀现象产生的原因及危害；推导出临界汽蚀余量和允许
吸上真空度关系计算公式；介绍了实验室汽蚀试验采用的原理及方法。
关键词：机械工业；离心泵；试验；汽蚀
中 图 分 类 号 ：ＴＨ３１１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００３─１８８Ｘ（２００５）０５─０１７４ ─ ０２
保 证 离 心 泵 能 够 正 常 工 作 、 不 发 生 汽 蚀 现象的 汽蚀余量和最大吸上真空度叫做临界汽蚀余量和允 许吸上真空度，而汽蚀试验的目的就是找出离心泵 的临界汽蚀余量和允许吸上真空度。根据公式（７） 可知：在流量不变的情况下，调整吸入管法兰处的 真空度（ Pb − Ps ）， 汽 蚀 余 量 便 发 生 变 化 。 实验室就 是通过调整吸入管法兰处的真空度使之逐渐增大， 来做汽蚀试验的。 ３．１ 封闭系统汽蚀试验
由（２），（４）式可得
H sc ≥
Pb ×106 ρg
−
Pv ×10 6 ρg
（５）
公 式 （ ５ ） 即 为 离 心 泵 发 生 汽 蚀 的 条 件 。取 等 号 为
在国民经济的各个部门中，离心泵的应用相当 试验中的主要性能指标，汽蚀余量的大小是衡量离
广泛，在工农业生产中起着重要作用。特别是近几 心泵的性能好坏和使用寿命的重要参数。为了充分
年洪涝和干旱灾害的频繁发生，使离心泵的需求量 做好离心泵的汽蚀试验和掌握两者之间的关系，下
进一步扩大，市场的需求量直接导致了离心泵生产 面对它们之间的关系公式进行推导。
发生汽蚀时吸上真空度的最小值，这时的吸上真空
度称为临界吸上真空度。
为了保证离心泵工作时不发生汽蚀，使其能够
正常工作不受损坏，并能发出最大的效率，国家标
准规定：离心泵工作时，其吸上真空度应小于临界
吸上真空度。工作时吸上真空度的最大值称为允许
吸上真空度。临界吸上真空度和允许吸上真空度的
关系为
H sc = Hsa + 0.3 （６） 式中 H sa —允许吸上真空度（ｍ）；
４ 结论
（１） 了解了汽蚀现象产生的原因及汽蚀试验的 原理，对掌握汽蚀试验有积极的作用，也对未来水 泵试验室的建设有指导意义。
（２） 根据上述分析，水泵试验室的汽蚀试验应 该采用封闭系统和开式系统。 参考文献： ［１］ 李运隆．农用排灌机械使用维护与故障排除［Ｍ］．北
京：金盾出版社，１９９４．
这种方法的优点是精度高，指标准确、稳定； 缺点是液体的温度易升高。 ３．２ 开式系统汽蚀试验
开式系统是指贮水装置是一个敞开的水池。试 验时，通过调节进水阀门提高真空度，调节出水阀 门使流量稳定在预定值，使其工作，记录流量、功 率、压力、真空度及水温；然后关小进水阀门提高 真空度，当 真 空 度 达 到 预 定 值 时 停 止 调 节 进 水 阀 门 ， 调节出水阀门使流量稳定在预定值，记 录 上 述 指 标 ， 一直做到完全汽蚀。
H g —液面的高度差， H g = Zs − Zo 。
由 公 式 （ ３ ） 可 知 ：一 定 量 的 吸 上 真 空 度 可 使 水 产
生流动且能达到一定的高度，这就是离心泵的工作
原理。
根 据 上 面 分 析 所 知 ，离 心 泵 产 生 汽 蚀 的 条 件 为 ：
吸 入 管 法 兰 处 水 的 绝 对 压 力 Ps 等于或小于所处温度 下的汽化压力 Pv ，即
腾起来生成大量的气泡，在叶片的作用下，汽泡破 裂，气泡的空间就形成了局部真空。因此，四周的 水就会以极高的速度冲向这个局部真空，叶轮便遭 到了强力的水力冲击，从而出现了叶轮被水敲击的 现象。这种现象在叶轮金属表面持续发生时，金属 表面会遭到严重的侵蚀破坏，这就是汽蚀现象。所 以说，汽蚀是由于水的汽化而引起的一种对泵的破 坏现象。离心泵发生汽蚀时，总伴有噪音和震动现 象，吸入的液体内混有大量气泡，泵的流量、扬程、 功率和效率都要降低，严重时可使泵遭到损坏且使 其断流。
−
Ps
×106 ρg
=
H sc （２）
由公式（１）、（２）及示意图可得
- 174 -
2005 年 9 月
农机化研究
第 5 期
H sc
=
Pb ×106 ρg
−
Ps ×106 ρg
= Hg
+ V12 2g
+H
（３）
式 中 H sc — 吸 上 真 空 度 ；
（９）
上式即为临界汽蚀余量和允许吸上真空度之间
的关系表达式。在我国生产企业及检测机构现执行
的标准 ＧＢ／Ｔ １３００６ 中，汽蚀余量指标是根据上述公
式进行试验计算的。汽蚀余量是由所测的吸上真空
度和吸入管液体的流速计算得出的。当大气压力和
液体温度发生变化时，汽蚀余量值就不同。
３ 实验室中离心泵汽蚀试验的原理及方法
－ 175 －
ρg 2g ρg
式中 NPS —临界汽蚀余量（ｍ）。 将公式（２）代入公式（７）得
NPSH
=
(Pb
−
Pv ) ×106 ρg
+ V12 2g
−
Pv ×10 6 ρg
− Hsc
（８）
NPSH =
(Pb
− Pv ) ×106 ρg
+ V12 2g
−
Pv ×106 ρg
− (H sc
+ 0.3)
法兰盘
Zs
Pb
液 面
百度文库
进口
水
出口
泵 Hg
ZO
力低于外界出口处大气压力而工作的。若吸入管法
图 １ 离心泵工作示意图
兰处的绝对压力等于或小于液体水所处温度下的饱
在 这 个 工 作 示 意 图 中 ，任 取 一 水 平 面 为 基 准 面 ，
和蒸汽压（即汽化压力）时，那么管内的水就会沸 液面至吸入管法兰处的能量方程式为
2005 年 9 月
农机化研究
离心泵实验室中的汽蚀试验
朴奇鏞，宋元萍
第 5 期
（黑龙江省农业机械试验鉴定站，黑龙江 阿城 １５０３０１）
摘 要 ： 汽 蚀 试 验 是 离 心 泵 性 能 测 试 中 非 常 重 要 的 一 项 试 验 ， 在 实 验 室 试 验 项 目 中 占 有 重 要 的 位 置 ， 并 自
２ 离心泵的允许吸上真空度和临界汽蚀余量
Z0
+
Pb ×10 6 ρg
=
Zs
+
Ps ×10 6 ρg
+ V12 2g
+H
（１）
式中 Pb —大气压力（ＭＰａ）； Ps —离心泵进口法兰处的绝对压力（Ｍｐａ）； ρ —液体水的密度（ｋｇ／ｍ３）；
g —重力加速度（ｍ／ｓ２）
V1 —进口法兰处的平均速度（ｍ／ｓ）； Zo —基准面至液面的高度（ｍ）； Zs — 基 准 面 至 进 口 断 面 处 中 心 线 的 高 度
封 闭 系 统 是 指 整 个 循 环 系 统 是 封 闭 的 。试 验 时 ， 先调节进水阀门的流量达到预定值，使真空表出现 少许负压，在 关 闭 真 空 控 制 阀 的 情 况 下 ，使 其 工 作 ， 记录流量、功率、压力、真空度及水温；然后开启 真空泵，使真空度逐渐提高，达到预定值后，再关 闭真空控制阀，把 上 述 指 标 记 录 下 来 。如 此 做 下 去 ， 直到完全汽蚀。
企业和产量的增加。为了保证离心泵的产品生产质
图 １ 为离心泵的工作示意图。
量，使其更好地为工农业生产服务，有必要让生产 企业及检测机构了解离心泵产生汽蚀现象的原因及 临界汽蚀余量和允许吸上真空度的关系，使其能够 更好地完成离心泵的汽蚀试验。
１ 离心泵汽蚀产生的原因及危害
离心泵在运行中，是靠吸入管法兰处的绝对压
这种方法的优点是设备简单，试验中水温变化 不大；缺点是不易做大流量低扬程泵的汽蚀试验。 ３．３ 降低水位法汽蚀试验
由式（３）可知，降低吸水面的水位可增大 H g 值， 进而提高真空度。降低水位法汽蚀试验是根据此原 理进行的，其测试数据与上述两种试验相同。
这种方法优点是反映数据真实，可测得实际数 据；缺点是吸水面调整时不易稳定，操作复杂。
０．３—国家标准规定采用的安全余量。
２．２ 临界汽蚀余量
汽蚀余量是表示离心泵进口法兰处单位质量液
体所具有的能量，比汽化压力下液体具有的能量大
多少。保证离心泵正常工作没有汽蚀的最小汽蚀余
量称为临界汽蚀余量，其表达式为
NPSH = Ps ×106 + V12 − Pv ×106 （７）
（ ｍ ）；
H —能量损失（ｍ）。
２．１ 允许吸上真空度
离心泵的吸上真空度为大气压力与进口法兰处
允许吸上真空度和临界汽蚀余量是离心泵汽蚀 液体绝对压力之差，以水柱高表示，单位 ｍ。即
收稿日期：２００４－１２－２９
作者简介：朴奇镛（１９６３－），男，黑龙江阿城人，工程师。
Pb ×106 ρg
成体系。临界汽蚀余量和允许吸上真空度是试验中待测的主要指标，在现执行的国家标准中叙述得比较抽
象、简单且难以理解。为此，详细分析了离心泵气蚀现象产生的原因及危害；推导出临界汽蚀余量和允许
吸上真空度关系计算公式；介绍了实验室汽蚀试验采用的原理及方法。
关键词：机械工业；离心泵；试验；汽蚀
中 图 分 类 号 ：ＴＨ３１１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００３─１８８Ｘ（２００５）０５─０１７４ ─ ０２
保 证 离 心 泵 能 够 正 常 工 作 、 不 发 生 汽 蚀 现象的 汽蚀余量和最大吸上真空度叫做临界汽蚀余量和允 许吸上真空度，而汽蚀试验的目的就是找出离心泵 的临界汽蚀余量和允许吸上真空度。根据公式（７） 可知：在流量不变的情况下，调整吸入管法兰处的 真空度（ Pb − Ps ）， 汽 蚀 余 量 便 发 生 变 化 。 实验室就 是通过调整吸入管法兰处的真空度使之逐渐增大， 来做汽蚀试验的。 ３．１ 封闭系统汽蚀试验