第二章流体输送机械2

2 安装高度
为避免发生气蚀现象，应限制p1不能太低， 或Hg不能太大，即泵的安装高度不能太高。
安装高度Hg的计算方法一般有两种： ❖允许吸上真空高度法； ❖气蚀余量法。
允许吸上真空高度Hs
P1为泵入口处所允许的最低绝对压强。
H Байду номын сангаасa p1
s
g
（2-8）
式中 pa—大气压，N/m2 ρ—被输送液体密度，kg/m3
五、 离心泵的安装高度和气蚀现象 1 气蚀现象
➢p1<pa , p1 有一定真空度，
1
真空度越高，吸力越大, Hg
越大。 ➢ 当p1 小于一定值后(p1<pv,
Hg
pa
1
0
0
pv 为环境温度下液体的饱和
蒸汽压)，将发生气蚀现象。
pv100 ℃ =760mmHg, pv 40℃=55.32mmHg
气蚀现象
解：
Hg P0 PV
g
h' H f
Po = 6.65 × 98100 Pa PV = 6.5 × 98100 Pa ∑Hf =1.6 m
△h’= 0.9 ×3.5 = 3.15 m
Hg = -1.92 m 泵应安装于罐液面下1.92m之下
六、 离心泵的工作点
当离心泵安装在一定的管路系统中工作时，其压头 和流量不仅与离心泵本身的特性有关，而且还取决于 管路的工作特性。
1 管路特性曲线
离心泵在特定管路系统中工作时，液体要求泵供
给的压头Ｈ可由柏努利方程式求得，即
H
z
p
g
u 2 2g
Hf
H
z
p
g
u 2 2g
Hf
z
p
g
与管路中液体流量无关，在输液高度 和压力不变的情况下为一常数，以符 号Ａ表示。
u 2 2g
0
若贮槽与受槽的截面都很大，该处 流速与管路相比可忽略不计.
h
Hf
H g
p0 g
pv g
h
Hf
上式中p0为液面上方的压力，若为敞口液面则p0=pa。
注：泵性能表上的值也是按输送20℃水而规定的。当输送其
它液体时，需进行校正。具体校正方法可参阅有关文献。
只要已知允许吸上真空高Hs与汽蚀余量中的任一个参数，均 可确定泵的安装高度。
例题：某离心泵在样本中查得允许吸上真空度 为6m，现将泵安装在海拔高度500m处，水温 40度，问若吸入管路压头损失为1m，动压头 为0.2m，该泵安装在离水面5m高处是否合适？
上式可简化为
Ｈ＝Ａ＋ ∑Hf
解： 水40℃，P v = 55.32 mmHg,
500 m处 Pa = 9.74 mH2O， Hv = 55.32 / 760×10.3=0.75mH2O Ha = 9.74 mH2O Hs’=Hs + ( Ha - 10) - (Hv - 0.24)
=6 + (9.74-10)-(0.75-0.24) = 5.23
当离心泵的进口压力小于环境温度下的液体的饱和蒸汽压 时，将有大量的蒸汽液体中逸出，并与气体混合形成许多小气 泡。当气泡到达高压区时，蒸汽凝结，气泡破裂，液体质点快 速冲向气泡中心，质点相互碰撞，产生很高的局部压力。如果 气泡在金属表面破裂凝结，则会以较大的力打击金属表面，使 其遭到破坏，并产生震动，这种现象称为“气蚀现象” 。气蚀 现象一旦发生，会造成很大的破坏作用，应尽量避免。
Hs’=[Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)] (2-11)
式中
Hs’—操作条件下输送水时允许吸上真空
高度，mH2O；
Hs — 泵样本中给出的允许吸上真空高度，H2O； Ha — 泵工作处的大气压，mH2O； Hv — 泵工作温度下水的饱和蒸汽压，mH2O；
0.24 — 实验条件下水的饱和蒸汽压，mH2O。
h p1
u12
pv
g 2g g
式中 。
h — 汽蚀余量，m； pv — 操作温度下液体饱和蒸汽压，N/m2
如何利用汽蚀余量确定泵的安装高度？
H g
p0 p1
g
u12 2g
Hf
h p1
u12
pv
g 2g g
可导出汽蚀余量 Δh与允许安装高度Hg之间关系为
H g
p0 g
pv g
异，有不同的u2/2g 和∑Hf 值，所以，只能由使用单 位根据吸入管路具体的布置情况，由计算确定Hg。
泵允许吸上真空高度的换算
原因：在泵的说明书中所给出的Hs是大气压为
10mH2O，水温为20℃状态下的数值。如果泵的使用 条件与该状态不同时，则应把样本上所给出的Hs值，
按式换算成操作条件下的Hs’值。
如何用允许吸上真空高度确定泵的安装高度？
1
Hg p0
0
1 0
取截面0-0，1-1，并以截面0-0为基准面，在两截 面间柏努利方程，可得
H g
p0 p1
g
u12 2g
Hf
若贮槽为敞口，则p0为大气压pa，则有
H g
Hs
u12 2g
Hf
Hg — 泵的安装高度； u2/2g — 进口管动能； ∑Hf — 进口管阻力; Hs — 允许吸上真空高度，由泵的生产厂家给出。
Hg = Hs’ －u21/ 2g －∑Hf = 5.23－ 0.2 － 1
= 4.03 m 计算的允许安装高度值(4.03m)低于实际安装 高度值(5m),因此泵安装高度不合适。
用油泵从贮罐向反应器输送异丁烷，密度530 kg / m3，罐内液面恒定，且上方绝对压强为6.65 kgf / cm2，吸入管压头损失为1.6m，饱和蒸汽压为 6.5 kgf/cm2，泵的气蚀余量为3.5m，确定泵的安装 高度。（ψ=0.9）
Hs’=[Hs＋(Ha－10)－(Hv－0.24)] (2-11)
➢泵安装地点的海拔越高，大气压力就越低，允许吸上
真空高度就越小。
➢输送液体的温度越高，所对应的饱和蒸汽压就越高，
这时，泵的允许吸上真空高度也就越小。
不同海拔高度时大气压力值可查表。
海拔高度↑，液体温度↑→Hg↓
汽蚀余量
汽蚀余量Δh是指离心泵入口处，液体的静压头 p1/ρg 与动压头u12/2g之和超过液体在操作温度下 的饱和蒸汽压头pv/ρg的某一最小指定值，即
提高Hg的方法
提高Hg的方法：
❖改变结构(另选一Hs大的泵)； ❖降低进口管段流速； ❖降低进口管阻力(选择较大的进口管径、减少进
口管路程、尽量少安装管件、阀等)。
H g
Hs
u12 2g
Hf
问题：泵制造厂能直接给出泵的安装高度吗？
泵制造厂只能给出Hs值，而不能直接给出Hg值。
因为每台泵使用条件不同，吸入管路的布置情况也各