水泵汽蚀余量
什么是水泵的汽蚀余量?
泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体,汽化的气泡在液体质点的撞击运动下,对叶轮等金属表面产生剥蚀,从而破坏叶轮等金属,此时真空压力叫汽化压力,汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量,单位用米标注,用(NPSH)r。吸程即为必需汽蚀余量Δh:即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位用米。吸程=标准大气压(10.33米)-汽蚀余量-安全量(0.5米)标准大气压能压管路真空高度10.33米。
沉水泵汽蚀试验和临界汽蚀余量
对每一台沉水泵都规定了泵汽蚀信息量值NPSH,但是目前还没有准确计算NPSH的方法。可以说通过汽蚀试验来验证NPSH是唯一可靠的方法。在泵特性曲线中绘出的NPSH-Q曲线,就是通过汽蚀试验作出的。下面简单介绍汽蚀试验的原理。
如前所述,NPSH对一台既定的泵,在一定转速和流量下为定值,是固定不变的。面装置汽蚀余量对某一固定流量,还随装置中其它参数而变化。泵汽蚀试验就是通过改变装置参数,从而改变装置汽蚀余量NPSH,使之等于泵汽蚀余量NPSH,促成泵汽蚀,如果测量计算出在这种情况下的装置汽蚀余量,因为NPSH1=NPSH2,从而也就间接地确定了对应流量下泵汽蚀余量NPSH,现以吸上装置为例来说明。
由式(4-23),对吸上情况减小NPSH的方法(汽蚀试验方法)如下:
(1)在密封容器中抽真空,减小P,
(2)降低吸入水位,增加H,
(3)关小进口闸门,增加H,
(4)提高温度,增加P(很少用)。
沉水泵汽蚀试验规定在一定转速下进行,如果试验转速与规定转速不同,应按汽蚀相似公式把试验转速下等到的NPSH。换算为规定转速下的NPSH试验时,应调节出口,使流量在试验过程中保持不变。
沉水泵试验的标准中规定临界点的选取,通常按扬程(或效率)与无汽蚀的扬程(多级泵为第一级扬程)相比,下降K型式数的点确定。试验过程中的汽蚀余量用NPSH表示,对应该性能下降的汽蚀信息量称为临界汽蚀余量NPSH。
一台泵,要取几个不同的流量(通常是工作范围内的三个流量),重复上述试验,求出各对应流量下的NPSH,并将该NPSH,转移到H-Q曲线对应流量下,得到NPSH-Q曲线
1、通常汽蚀余量定义为NPSH=Ps/ρg+Vs2/2g–Pv/ρg……(1)
该公式中的Ps/ρg+Vs2/2g不好确定,但若使用装置参数表示的汽蚀余量NPSH则称为装置汽蚀余量NPSHa表示,又称为有效汽蚀余量:
吸上情况下,泵进口处的水头Ps/ρg:
Ps/ρg=Pc/ρg-Hg-Vs2/2g-Hf……(2)
倒灌情况下,泵进口处的水头Ps/ρg:
Ps/ρg=Pc/ρg+Hg-Vs2/2g-Hf……(2)
式中:Hf为泵进口管路内的水头损失(m);
将(2)代入(1),则有:
NPSHa=Pc/ρg±Hg–Hf–Pv/ρg……(3)
NPSHa的大小与装置参数及液体性质(Pc,Hg,Hf,Pv,ρ)有关,因为吸入装置的水力损失Hf和流量平方成正比,式中Pc/ρg,Hg,Pv/ρg为常数,所以NPSHa随流量增加而减小。
2、试验汽蚀余量NPSHt是汽蚀试验时算出的值,试验汽蚀余量有很多,对应泵性能下降到一定值的只有一个。泵试验的标准中规定临界点的选取,通常按照扬程(或者效率)与无汽蚀的扬程(多级泵为第一级扬程)相比,下降(2+K/2)H%(K为型式数)的点确定,对应该性能下降的汽蚀余量称为临界汽蚀余量NPSHc。
3、[NPSH]-泵许用汽蚀余量,是确定泵使用条件(如安装高度)用的汽蚀余量,它应该大于临界汽蚀余量,以保证泵运行时不发生汽蚀。
通常取[NPSH]=(1.1-1.5)NPSHc
4、NPSHr-泵汽蚀余量又叫必需汽蚀余量,是规定泵要达到的汽蚀性能参数,NPSHr越小,泵抗汽蚀性能越好。其计算公式如下:
NPSHr=V02/2g+λ×W02/2g……(4)
V0-叶片进口稍前的绝对速度
W0-叶片进口稍前的相对速度
λ-叶片进口压降系数
NPSHr表征泵进口部分的压力降,也就是为了保证泵不发生汽蚀,要求在进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量,即要求装置提供的最小装置汽蚀余量。
由于目前还没有准确计算泵的NPSHr的方法,通过汽蚀试验是验证NPSHr的唯一可靠方法,汽蚀试验得到的NPSHc,NPSHc≤NPSHr,通常可认为等同NPSHr。
NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量,越大越不易汽蚀;
NPSHr——泵汽蚀余量,又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降,越小抗汽蚀性能越好;
NPSHc——临界汽蚀余量,是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量;
[NPSH]——许用汽蚀余量,是确定泵使用条件用的汽蚀余量,通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。
5、各汽蚀余量的关系如下:
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa