泵与风机气蚀

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1、船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump一、汽蚀及危害二、汽蚀余量离心泵的汽蚀三、汽蚀特性曲线四、防止汽蚀的措施l汽蚀英文为cavitation，它来源于拉丁文cavitas，cavitas 是空的意思，故汽蚀现象又称空蚀现象或空泡现象。汽泡也称为空泡，空泡聚集的空泡团称为汽穴或空穴。l移动汽蚀，它是指单个瞬态汽泡和小的空穴，在液体中形成，并随液体流动而增长、溃灭时造成的汽蚀。汽泡量多时形成云雾状。l固定汽蚀，它是指附着于绕流体固定边界上的汽穴造成的汽蚀，也称附着汽蚀。水力机械中起主要作用的就是这种汽蚀。l旋涡汽蚀，它是指在液体旋涡中心产生的汽泡，旋涡中心处的速度大、压强

2、低，易使液体气化发生汽泡。旋涡汽蚀可能是移动型的，也可能是固定型的。l振动汽蚀，它是指由于液体中连续的高振幅、高频率的压强波动所形成的汽蚀。固壁振动时，在液体中产生压强脉动，振动达到一定强度时，在液体和固壁交界处将产生汽泡而引起振动汽蚀。l在流动过程中，如果出在流动过程中，如果出现了局部的压力降，且现了局部的压力降，且该处压力降低到等于或该处压力降低到等于或低于水温对应下的汽化低于水温对应下的汽化压力时，则水发生汽化。压力时，则水发生汽化。随着工况的变化，汽化随着工况的变化，汽化先后发生的部位也不同。先后发生的部位也不同。一般在小于设计工况下一般在小于设计工况下运行时，压力最低点发运行时，压力

3、最低点发生在靠近前盖板叶片进生在靠近前盖板叶片进口处的工作面上。口处的工作面上。l开始发生汽化时，因为只有少量汽开始发生汽化时，因为只有少量汽泡，叶轮流道堵塞不严重，对泵的泡，叶轮流道堵塞不严重，对泵的正常工作没有明显影响，泵的外部正常工作没有明显影响，泵的外部性能也没有明显变化。这种尚未影性能也没有明显变化。这种尚未影响到泵外部性能时的汽蚀称为潜伏响到泵外部性能时的汽蚀称为潜伏汽蚀。汽蚀。l泵长期在潜伏汽蚀工况下丁作时，泵长期在潜伏汽蚀工况下丁作时，泵的材料仍要受到剥蚀，影响它的泵的材料仍要受到剥蚀，影响它的使用寿命。当汽化发展到使用寿命。当汽化发展到定程度定程度时，汽泡大量聚集，叶轮流道被

4、汽时，汽泡大量聚集，叶轮流道被汽泡严重堵塞，致使汽蚀进一步发展，泡严重堵塞，致使汽蚀进一步发展，影响到泵的外部特性，导致泵难以影响到泵的外部特性，导致泵难以维持正常运行。综上所述，汽蚀对维持正常运行。综上所述，汽蚀对泵产生了诸多有害的影响。泵产生了诸多有害的影响。l2产生噪声和振动l在汽蚀发生的过程中，汽泡溃灭的液体微团互相冲击，会产生各种频率范围的噪音，一般频率为60025000Hz，也有更高频的超声波。汽蚀严重时，可听到泵内有劈劈啪啪的声音。汽蚀过程本身是一种反复冲击、凝结的过程，伴随着很大的脉动力。如果这些脉动力的某一频率与机组的固有频率相等，就会引起机组的振动，机组的振动又将促使更多的

5、气泡发生和溃灭，两者互相激励，最后导致机组的强烈振动，称之为汽蚀共振现象，机组在这种情况下就应该停止工作。l3 影响泵的运行性能l当泵内液体中含有少量汽泡时，不会影响到外性能的变化，这种“潜伏”性汽蚀往往不被人们所注意，以致经过一段时间运行才发现部件的汽蚀损坏；当汽泡大量发生时，叶轮流危害：产生60025000Hz的噪音和振动；流量、扬程、效率降低；金属疲劳破坏；汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解，所以泵出口液体不会带气泡)。l这种变化还和泵的比转速有关，图这种变化还和泵的比转速有关，图2-2 2-2 示示出了不同比转速的泵汽蚀时其性能曲线的出了不同比转速的泵汽蚀时其性能曲线的变

6、化情况。图中虚线为汽蚀时泵的性能曲变化情况。图中虚线为汽蚀时泵的性能曲线的偏移变化。对低比转速的离心泵来讲，线的偏移变化。对低比转速的离心泵来讲，由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄而长，在发生汽蚀后，大量汽泡很快就布而长，在发生汽蚀后，大量汽泡很快就布满流道，造成断流，使泵的扬程、功率、满流道，造成断流，使泵的扬程、功率、效率均迅速下降，出现效率均迅速下降，出现“断裂断裂”工况；对工况；对高比转速的轴流泵，由于叶片数少，具有高比转速的轴流泵，由于叶片数少，具有相当宽的流道，当气泡发生后，气泡不可相当宽的流道，当气泡发生后，气泡不可能布满流道，不会造成断流，

7、故在轴流泵能布满流道，不会造成断流，故在轴流泵的性能曲线上不会出现断裂工况点，但仍的性能曲线上不会出现断裂工况点，但仍有有“潜伏潜伏”汽蚀的存在；对中比转速的混汽蚀的存在；对中比转速的混流泵，由于其结构上介于离心泵和轴流泵流泵，由于其结构上介于离心泵和轴流泵两者之间，因而汽蚀对泵性能的影响也介两者之间，因而汽蚀对泵性能的影响也介于两者之间，在性能曲线上出现比较缓和于两者之间，在性能曲线上出现比较缓和的的“断裂断裂”工况。工况。l当泵内液体中含有少量汽泡时，不会影响到外性能的变化，这种“潜伏”性汽蚀往往不被人们所注意，以致经过一段时间运行才发现部件的汽蚀损坏；当汽泡大量发生时，叶轮流道被气泡严重

8、“阻塞”，汽蚀破坏了泵内液流的连续性，使泵的扬程、功率和效率均会显著下降，出现“断裂”工况。船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump一、汽蚀及危害泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时，发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板、涡壳或导轮处，不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump二、汽蚀余量汽蚀余量h：是指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头(pv/g)之差。国外称净正吸上水头NPSH。船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump有效

9、汽蚀余量ha：是泵工作时实际具有的汽蚀余量，取决于吸入条件和液体饱和压力，与泵无关。它表示液体在泵进口处水头超过汽化压头的富裕能量。mgpzgvgphvssa22必需汽蚀余量hr：是指泵泵为了避免汽蚀所必需的汽蚀余量。取决于泵进口部分的几何形状、转速和流量，反映液体进泵后压力进一步降低的程度，与吸入条件及所吸液体的pv值无关。 hr越小，泵的汽蚀性能越好。船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump泵说明书给出hr值。由图可见， hr随Q的增大而增大，因为流量增大，液体进泵后的压降也增加。hr很难计算，用汽蚀试验确定：逐步增大吸入真空度，扬程或效率下降(2+K/2)%时的汽蚀

10、余量称为临界汽蚀余量hc。hc加上不小于0.3m的余量定为必需汽蚀余量hr。使用时ha比hr具有大于10%(不小于0.5m)的余量。3 . 0crhhrahh%110(差值不小于0.5m)船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump必需汽蚀余量hr和允许吸上真空高度Hs都是表示泵吸入性能好坏的性能参数，性质一样，只是表示方式不同。gpgvhgpgpgvgphvsasvssa2222asvasahgvgpgpgpgp22ha减小到等于hr时，吸上真空度达到Hs。rsvashgvgpgpH22船舶辅机第3章 离心泵离心泵 Centrifugal Pump有效汽蚀余量ha下降接近h