汽蝕余量計(jì)算方法和例子

汽蝕余量［編輯本段］基本概念泵在工作時(shí)液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會(huì)產(chǎn)生汽體， 汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動(dòng)下，對(duì)葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，此時(shí)真空壓力叫汽化壓力，汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過(guò)汽化壓力的富余能量。單位用米標(biāo)注，用（NPSH）r。吸程即為必需汽蝕余量Ah：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。吸程二標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（米）-臨界汽蝕余量-安全量（米）標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度米。［編輯本段］汽蝕現(xiàn)象液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時(shí)，液體便產(chǎn)生汽泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。汽蝕時(shí)產(chǎn)生的氣泡，流動(dòng)到高壓處時(shí)，其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕潰滅。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過(guò)流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處）因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對(duì)壓力降低到當(dāng)時(shí)溫度下的液體汽化壓力時(shí)，液體便在該處開(kāi)始汽化，產(chǎn)生大量蒸汽，形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體向前經(jīng)葉輪內(nèi)的高壓區(qū)時(shí)，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結(jié)破裂的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個(gè)大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬(wàn)次，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將壁厚擊穿。在水泵中產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過(guò)流部件遭受到破壞的過(guò)程就是水泵中的汽蝕過(guò)程。水泵產(chǎn)生汽蝕后除了對(duì)過(guò)流部件會(huì)產(chǎn)生破壞作用以外，還會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，并導(dǎo)致泵的性能下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使泵中液體中斷，不能正常工作。［編輯本段］汽蝕余量指泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時(shí)的壓力頭之差，單位用米（水柱）標(biāo)注，用（NPSH）表示，具體分為如下幾類：NPSHa——裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量，越大越不易汽蝕；NPSHr——泵汽蝕余量，又叫必需的汽蝕余量或泵進(jìn)口動(dòng)壓降，越小抗汽蝕性能越好；NPSHc——臨界汽蝕余量，是指對(duì)應(yīng)泵性能下降一定值的汽蝕余量；[NPSH]——許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取[NPSH]=(?)NPSHco NPSH——實(shí)際汽蝕余量。NPSHNNPSHr+離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體壓力沿著泵入口到葉輪入口而下降，在葉片入口附近的 K點(diǎn)上，液體壓力PK最低。此后由于葉輪對(duì)液體作功，液體壓力很快上升。當(dāng)葉輪葉片入口附近的壓力PK小于液體輸送溫度下的飽和蒸汽壓力pv時(shí)，液體就汽化。同時(shí)，使溶解在液體內(nèi)的氣體逸出。它們形成許多汽泡。當(dāng)汽泡隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時(shí)，外面的液體壓力高于汽泡內(nèi)的汽化壓力，則汽泡又重新凝結(jié)潰滅形成空穴，瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度向空穴沖來(lái)，造成液體互相撞擊，使局部的壓力驟然增加(有的可達(dá)數(shù)百個(gè)大氣壓)。這樣，不僅阻礙液體正常流動(dòng)，尤為嚴(yán)重的是，如果這些汽泡在葉輪壁面附近潰滅，則液體就像無(wú)數(shù)個(gè)小彈頭一樣，連續(xù)地打擊金屬表面。其撞擊頻率很高(有的可達(dá)2000?3000Hz),于是金屬表面因沖擊疲勞而剝裂。如若汽泡內(nèi)夾雜某種活性氣體(如氧氣等)，它們借助汽泡凝結(jié)時(shí)放出的熱量(局部溫度可達(dá)200?300°C),還會(huì)形成熱電偶，產(chǎn)生電解，形成電化學(xué)腐蝕作用，更加速了金屬剝蝕的破壞速度。上述這種液體汽化、凝結(jié)、沖擊、形成高壓、高溫、高頻沖擊負(fù)荷，造成金屬材料的機(jī)械剝裂與電化學(xué)腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為氣蝕。離心泵最易發(fā)生氣蝕的部位有：葉輪曲率最大的前蓋板處，靠近葉片進(jìn)口邊緣的低壓側(cè)；壓出室中蝸殼隔舌和導(dǎo)葉的靠近進(jìn)口邊緣低壓側(cè)；無(wú)前蓋板的高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪的葉梢外圓與殼體之間的密封間隙以及葉梢的低壓側(cè)；多級(jí)泵中第一級(jí)葉輪。[編輯本段]提高離心泵抗氣蝕性能措施a.提高離心泵本身抗氣蝕性能的措施改進(jìn)泵的吸入口至葉輪附近的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。增大過(guò)流面積；增大葉輪蓋板進(jìn)口段的曲率半徑，減小液流急劇加速與降壓；適當(dāng)減少葉片進(jìn)口的厚度，并將葉片進(jìn)口修圓，使其接近流線形，也可以減少繞流葉片頭部的加速與降壓；提高葉輪和葉片進(jìn)口部分表面光潔度以減小阻力損失；將葉片進(jìn)口邊向葉輪進(jìn)口延伸，使液流提前接受作功，提高壓力。采用前置誘導(dǎo)輪，使液流在前置誘導(dǎo)輪中提前作功，以提高液流壓力。采用雙吸葉輪，讓液流從葉輪兩側(cè)同時(shí)進(jìn)入葉輪，則進(jìn)口截面增加一倍，進(jìn)口流速可減少一倍。設(shè)計(jì)工況采用稍大的正沖角，以增大葉片進(jìn)口角，減小葉片進(jìn)口處的彎曲，減小葉片阻塞，以增大進(jìn)口面積；改善大流量下的工作條件，以減少流動(dòng)損失。但正沖角不宜過(guò)大，否則影響效率。采用抗氣蝕的材料。實(shí)踐表明，材料的強(qiáng)度、硬度、韌性越高，化學(xué)穩(wěn)定性越好，抗氣蝕的性能越強(qiáng)。b.提高進(jìn)液裝置有效氣蝕余量的措施增加泵前貯液罐中液面的壓力，以提高有效氣蝕余量。減小吸上裝置泵的安裝高度。將上吸裝置改為倒灌裝置。減小泵前管路上的流動(dòng)損失。如在要求范圍盡量縮短管路，減小管路中的流速，減少?gòu)澒芎烷y門(mén)，盡量加大閥門(mén)開(kāi)度等。以上措施可根據(jù)泵的選型、選材和泵的使用現(xiàn)場(chǎng)等條件，進(jìn)行綜合分析，適當(dāng)加以應(yīng)用。［編輯本段］計(jì)算公式什么叫氣蝕余量什么叫吸程各自計(jì)量單位及表示字母答：泵在工作時(shí)液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會(huì)產(chǎn)生液體汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動(dòng)下葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝落，從而破壞葉輪等金屬，此時(shí)真空壓力叫汽化壓力，氣蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液全所具有的超過(guò)汽化壓力的富余能量。單位為米液柱，用(NPSH)r表示。吸程即為必需氣蝕余量A/h：即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許幾何安裝高度。單位用米。吸程二標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(米)一氣蝕余量一安全量()標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓上管路真空高度米例如：某泵必需氣蝕余量為米，求吸程Ah(早米高度內(nèi)可避免汽蝕)解：Ah二米?例子：1公斤的壓力下，水的飽和溫度為100度，超過(guò)100度，部分水要?dú)饣?變成水蒸汽，此時(shí)的水如果流進(jìn)泵的入口由于管阻力的原因，壓力減少為公斤，水將發(fā)生汽化，為了不汽化,將進(jìn)水壓力由1公斤增壓到公斤,這時(shí)泵入口壓力為公斤，公斤的富裕壓頭就是防止泵汽蝕的汽蝕余量?必需汽蝕余量：?jiǎn)挝恢亓恳后w從泵吸入口截面至泵壓強(qiáng)最低點(diǎn)的壓降。這個(gè)參數(shù)反映的是泵本身的汽蝕特性。泵吸入口壓強(qiáng)一定的話，必需汽蝕余量越大，證明泵壓強(qiáng)最低點(diǎn)壓強(qiáng)越低，泵就越容易汽化。有效汽蝕余量：在泵的入口處，單位重量液體具有的超過(guò)汽化壓強(qiáng)的富裕能量。這個(gè)參數(shù)越大，泵汽蝕的可能性就越小。裝置汽蝕余量二有效汽蝕余量，兩者是一個(gè)意思?汽蝕余量主要是衡量泵吸上能力的一個(gè)參數(shù)。我們都知道一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約等于

10m水柱，也就是說(shuō)如果把泵放到一個(gè)很深的水池子上面，水面與大氣是相通的，這時(shí)讓泵將水向外排，泵最大的可能性

是使水面下降到與泵軸線垂直距離10m的地方，如果泵繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)的水面也不可能再下降了。泵也無(wú)法向外繼續(xù)送水，其排

出的將是氣，這種狀態(tài)，我們把它叫汽蝕。但實(shí)際上泵是無(wú)法完全讓水面下降到與其軸線垂直10m距離，多少會(huì)剩下一部分。剩下這部分水如果也以m為單位來(lái)計(jì)算的話，就是這臺(tái)泵的汽蝕余量，也叫泵的必需汽蝕余量NPSHr,通常這個(gè)值是泵廠以20°C

清水在泵的額定流量下測(cè)定的，單位是米。NPSHr越小說(shuō)明泵的吸上性能越好。但在現(xiàn)實(shí)工況中，泵不都是垂直安放在液面上的，泵入口的阻力通常是由于入口管路的摩擦力、入口彎頭、閥門(mén)的阻力造成的，而不是由泵吸入管內(nèi)的液體的垂直重力造成的，即由泵以外的裝置系統(tǒng)確

定的。這種裝置汽蝕余量NPSHa，也叫有效汽蝕余量或可用汽蝕余量，單位也是米。其數(shù)值是即定的，也就是管路裝置確定了，其NPSHa也就確定了。那么，既然裝置汽蝕余量NPSHa確定了，如何保證泵正常工作，不發(fā)生汽蝕呢那就必需使泵的必需汽蝕余量NPSHr和裝置汽蝕余量NPSHa間有一個(gè)安全裕量S,即滿足NPSHa-NPSHrNS。對(duì)于一般離心泵，S通常取?。?允許吸上真空度與臨界汽蝕余量的關(guān)系說(shuō)明如下：允許吸上真空度是將試驗(yàn)得出的臨界吸上真空度換算到大氣壓為和水溫為20°C的標(biāo)準(zhǔn)狀況下，減去的安全裕量后的數(shù)值。臨界汽蝕余量與允許吸上真空度之間的關(guān)系按下式計(jì)算：(NPSH)c=(Pb-Pv)X106/pg+v21/2g-Hsc=(Pb-Pv)X106/pg+v21/2g-(Hsa+式中：（NPSH）c 臨界汽蝕余量,m； Pb 大氣壓力（絕對(duì)）,MPa；Pv——汽化壓力（絕對(duì)），MPa； p——被輸送液體的密度，kg/m3；g自由落體加速度，m/s2（?。?； V1——進(jìn)口斷面處平均速度,m/s；Hsc——臨界吸上真空度，m； Hsa——允許吸上真空度，m。管道離心泵的安裝關(guān)鍵技術(shù)：水泵安裝高度即吸程選用一、 離心泵的關(guān)鍵安裝技術(shù)管道離心泵的安裝技術(shù)關(guān)鍵在于確定水泵安裝高度(即吸程)。這個(gè)高度是指水源水面到水泵葉輪中心線的垂直距離，它與允許吸上真空高度不能混為一談，水泵產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)或銘牌上標(biāo)示的允許吸上真空高度是指水泵進(jìn)水口斷面上的真空值，而且是在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下、水溫20攝氏度情況下，進(jìn)行試驗(yàn)而測(cè)定得的。它并沒(méi)有考慮吸水管道配套以后的水流狀況。而水泵安裝高度應(yīng)該是允許吸上真空高度扣除了吸水管道損失揚(yáng)程以后，所剩下的那部分?jǐn)?shù)值，它要克服實(shí)際地形吸水高度。水泵安裝高度不能超過(guò)計(jì)算值，否則，水泵將會(huì)抽不上水來(lái)。另外，影響計(jì)算值的大小是吸水管道的阻力損失揚(yáng)程，因此，宜采用最短的管路布置，并盡量少裝彎頭等配件，也可考慮適當(dāng)配大一些口徑的水管，以減管內(nèi)流速。應(yīng)當(dāng)指出，管道離心泵安裝地點(diǎn)的高程和水溫不同于試驗(yàn)條件時(shí)，如當(dāng)?shù)睾０?00米以上或被抽水的水溫超過(guò)20攝氏度，則計(jì)算值要進(jìn)行修正。即不同海拔高程處的大氣壓力和高于20攝氏度水溫時(shí)的飽和蒸汽壓力。但是，水溫為20攝氏度以下時(shí)，飽和蒸汽壓力可忽略不計(jì)。從管道安裝技術(shù)上，吸水管道要求有嚴(yán)格的密封性，不能漏氣、漏水，否則將會(huì)破壞水泵進(jìn)水口處的真空度，使水泵出水量減少，嚴(yán)重時(shí)甚至抽不上水來(lái)。因此，要認(rèn)真地做好管道的接口工作，保證管道連接的施工質(zhì)量。二、 離心泵的安裝高度Hg計(jì)算允許吸上真空高度Hs是指泵入口處壓力p1可允許達(dá)到的最大真空度。而實(shí)際的允許吸上真空高度Hs值并不是根據(jù)式計(jì)算的值，而是由泵制造廠家實(shí)驗(yàn)測(cè)定的值，此值附于泵樣本中供用戶查用。位應(yīng)注意的是泵樣本中給出的Hs值是用清水為工作介質(zhì)，操作條件為20°C及及壓力為X105Pa時(shí)的值，當(dāng)操作條件及工作介質(zhì)不同時(shí)，需進(jìn)行換算。輸送清水，但操作條件與實(shí)驗(yàn)條件不同，可依下式換算Hs1=Hs+(Ha——(Hu—輸送其它液體當(dāng)被輸送液體及反派人物條件均與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)，需進(jìn)行兩步換算：第一步依上式將由泵樣本中查出的Hs1；第二步依下式將Hs1換算成Hs2汽蝕余量Ah對(duì)于油泵，計(jì)算安裝高度時(shí)用汽蝕余量Ah來(lái)計(jì)算，即泵允許吸液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度，單位用米。用汽蝕余量Ah由油泵樣本中查取，其值也用20C清水測(cè)定。若輸送其它液體，亦需進(jìn)行校正，詳查有關(guān)書(shū)籍。吸程=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(米)-汽蝕余量-安全量(米)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度米。例如：某泵必需汽蝕余量為米，求吸程Ah解：Ah=米從安全角度考慮，泵的實(shí)際安裝高度值應(yīng)小于計(jì)算值。當(dāng)計(jì)算之Hg為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明泵的吸入口位置應(yīng)在貯槽液面之下。例2-3某離心泵從樣本上查得允許吸上真空高度Hs=。已知吸入管路的全部阻力為，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽閄104Pa,液體在吸入管路中的動(dòng)壓頭可忽略。試計(jì)算：輸送20°C清水時(shí)泵的安裝；改為輸送80C水時(shí)泵的安裝高度。解：(1)輸送20C清水時(shí)泵的安裝高度已知：Hs=Hf0-1=u12/2gx。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽閄104Pa，與泵出廠時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件基本相符，所以泵的安裝高度為Hg=m。(2)輸送80C水時(shí)泵的安裝高度輸送80C水時(shí)，不能直接采用泵樣本中的Hs值計(jì)算安裝高度，需按下式對(duì)Hs時(shí)行換算，即Hs1=Hs+(Ha——(Hu—已知Ha=X104Pa^10mH2O，由附錄查得80C水的飽和蒸汽壓為。Hv=X103Pa=mH2OHs1=+10——+=將Hs1值代入式中求得安裝高度Hg=Hs1-Hf0-1=-=-Hg為負(fù)值，表示泵應(yīng)安裝在水池液面以下，至少比液面低。sunpengyul(2008-4-3009：39：56)PVC管上有孔，在退潮時(shí)不是有空氣么，那就吸不出水了啊(2008-4-3013:37:26)(2008-4-3013:37:26)水泵的安裝高度主要有兩方面的影響，其一是影響安全性，其二是影響經(jīng)濟(jì)性。一、 先說(shuō)對(duì)安全性的影響，安裝高度會(huì)影響水泵入口的真空度和管路系統(tǒng)的水擊。安裝高度會(huì)影響水泵入口的真空度，我們知道水泵入口的真空度是一個(gè)十分重要的參數(shù)，對(duì)性能影響特別大，入口的真空度太小的話，水泵打不上水；真空度太大的話，管路部分管段汽化或泵入口汽化引起汽蝕。入口的真空度太小的話，水泵打不上水，主要是因?yàn)榇髿鈮汉腿肟诘恼婵斩鹊膲翰畈蛔阋钥朔苈窊p失和提高能頭；太大的話，泵入口汽化引起汽蝕，這個(gè)也容易理解，汽蝕本來(lái)就和入口壓強(qiáng)有關(guān)；太大的話，管路部分管段汽化，只要低于汽化壓力就汽化，這個(gè)也容易理解，主要是管路部分管段汽化對(duì)管路系統(tǒng)性能曲線的影響，這個(gè)很少有人關(guān)注，這個(gè)影響和汽化的程度以及汽化的不同階段有關(guān)(實(shí)質(zhì)是兩相流情況下的性能曲線)，性能曲線出現(xiàn)波動(dòng)形狀，使之和泵性能曲線有多個(gè)交點(diǎn)，從而引發(fā)管路系統(tǒng)流動(dòng)波動(dòng)和振動(dòng)