关于离心泵的汽蚀余量、汽蚀特性曲线及防止汽蚀的措施

helloshigy

   汽蚀余量是指泵人口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，用Dh表示。汽蚀余量又有有效汽蚀余量Dha和必需汽蚀余量Dhr之分。
   Dha—指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的吸人条件和液体的P，而与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超出Pv的富裕能量

汽蚀余量

   式中: z- 泵吸人口位置头；
         Ps-泵吸人口绝对压力，Pa；
         Vs—泵吸人口流速，m／s。
       Dhr为必需汽蚀余量-指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量，它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而与泵的吸人条件及所吸液体的Pv值无关。Dhr 越小，表明泵的汽蚀性能越好。Dhr 随Q的增大而增大，因为Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。Dhr 用汽蚀试验来确定，在试验中逐步增大吸人真空度。
       Dhr 和Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵吸人性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示方式不同而已。

汽蚀特性曲线

   在Dha 接近Dhr, 但尚未降到很低时，汽泡虽已产生但不多，泵的性能参数没有显著变化，这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情况称为“潜伏汽蚀”。长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。
   当泵的有效汽蚀Dha降到低于Dhr时，汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵的流量、扬程和效率都将明显降低，同时产生噪声和振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，即图3—28中泵特性曲线上画有斜线段的部分，称为不稳定汽蚀区。泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。
   当Dhr进一步降低，液流在叶片进口处出现脱流，形成汽水两相区。由于含汽量增加，汽泡破灭时所引起的液压冲击就会明显减轻，Q和H脉动消失。这时降低管路阻力只能减小H，使两相区的长度增加，而Q几乎不再增大,在特性曲线上表现为近似一条下垂线，称为“断裂工况”，曲线上开始陡降的那一点K称断裂点。在断裂工况线上工作时振动和噪声并不强烈，部件的汽蚀破坏也不明显，这种工况也称为“稳定汽蚀”。
    下图给出了不同z时的Q—H曲线和Dhr—Q曲线
   

汽蚀曲线

　          泵的吸高z1越大，有效汽蚀余量Dhr越小，断裂工况就越向小Q方向移动，泵不发生汽蚀的Q范围也就越小。
   ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲线也有差异：
   1.中、低ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特性曲线具有明显的断裂点。低ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出现稳定汽蚀的工况。
   2.高ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分。

防止汽蚀的措施

    大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀。考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害，泵在使用时要求ha≥110％ Dhr ，(两者差值≥0，5m)。
    在船用泵中，比较容易发生汽蚀的主要是:
    1.所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环泵等；
    2.或工作中流注高度会显著降低的泵，如货油泵等；
    3.还有那些吸人液面真空度较大的泵，如冷凝器及海水淡化装置的凝水泵；
    防止汽蚀的措施：
    1.提高装置的Dha
    1)尽可能减小吸人管路的阻力
    2)减小吸上高度或增大流注高度
    3)控制液体温度不要过高
    2.减小泵的Dhr
   1）在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状：加大叶轮的进口直径和叶片进口边的宽度；增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径；采用扭曲叶片或双吸叶轮；在泵的进口加设诱导轮等
   2）采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。