于是式2-19可表示为
(2-20)
离心泵的安装高度受吸入口附近最低允许压力的限制,其极限值为操作条件下液体的蒸汽压pv。
2.汽蚀现象
产生原因:泵吸入口附近压力等于或低于pv。
汽蚀现象:在图2-16所示的输液装置中,泵的吸液作用是依靠0-0'液面与泵吸入口截面1-1'之间的势能(Z+p/ρg)差而实现的,也就是说在泵的吸入口附近为低压区。当叶片入口附近的最低压力等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时,液体将在此处汽化或者是溶解在液体中的气体析出并形成气泡。含气泡的液体进入叶轮高压区后,气泡在高压作用下急剧地缩小而破灭,气泡的消失产生局部真空,周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间,造成冲击和振动。在巨大冲击力反复作用下,使叶片表面材质疲劳,从开始点蚀到形成裂缝,导致叶轮或泵壳破坏。这种现象称为汽蚀。
汽蚀现象的标志:泵扬程较正常值下降3%为标志。
汽蚀的危害:
1)泵体产生震动与噪音;
2)泵性能(Q、H、η)下降;
3)泵壳及叶轮冲蚀(点蚀到裂缝)。
注意区别气缚现象与汽蚀现象
【动画】汽蚀现象
(二)离心泵的抗汽蚀性能――汽蚀余量
为了防止汽蚀现象发生,在离心泵的入口处液体的静压头与动压头之和( )必须
大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头(pv/ρg)某一最小值。此最小值即离心泵的允许汽蚀余量,即
(2-21)
1. 临界汽蚀余量(NSPH)c
泵内发生汽蚀的临界条件是叶轮入口附近(取作k-k’截面)的最低压强等于液体的饱和蒸汽压pv,相应地泵入口处(取作1-1'截面)的压强必等于确定的最小值p1,min。在泵入口1-1'截面和叶轮入口k-k'截面之间列柏努利方程式,并整理得到临界汽蚀余量表达式,即
(2-22)
(NSPH)c由泵制造厂实验测定
2. 必需汽蚀余量(NSPH)r
为了确保离心泵正常操作,将所测得(NSPH)c值加上一定的安全量作为必需汽蚀余量(NSPH)r,并列入泵产品样本,或绘于泵的特性曲线上。
3. 实际汽蚀余量(NSPH)
根据标准规定,取必需汽蚀余量加大0.5m以上作为实际汽蚀余量(NSPH),其值随流量增大而加大。
需注意,现在工厂仍大量使用的B系列离心水泵常用允许吸上真空度来表示泵的抗汽蚀性能参数。习惯上,泵入口处允许的最高真空度(即最低压力)常以输送液体的液柱高度来计量,称之为允许吸上真空度。即
(2-23)
Hs'与泵的结构、被输送液体的性质及当地大气压有关,值随Q加大而增高。Hs'值由泵生产
厂家于常压下(98.1kPa)用20℃清水实验测得。当操作条件与该条件不一致或输送其它液体时,对Hs'要进行校正。
(三)离心泵的允许安装高度
将式2-21及式2-23分别代入式2-19及式2-20,得到
(2-24)
或
(2-25)
离心泵的实际安装高度应比允许安装高度减小(0.5~1)m。
离心泵的实际安装高度应以夏天当地最高温度和所需要最大用水量为设计依据。
二. 离心泵的工作点和流量调节
(一)管路特性曲线和离心泵的工作点
当离心泵安装在特定管路系统操作时,实际的工作压头和流量,不仅遵循特性曲线上二者的对应关系,而且还受管路特性所制约。
1.管路特性方程式和特性曲线
当离心泵安装到特定的管路系统中操作时,若贮槽与受液槽两液面保持恒定,则泵对单位重量(1N)流体所做的净功为
(2-26)
式中
He――输送机械对1N流体做的静功,J/N或m;
Δz――下游与上游截面间的位压头差,m;
Δp/ρg――下游与上游截面间的静压头差,m;
Δu2/2g――下游与上游截面间的动压头差,m;
∑Hf――两截面之间压头损失,m。
在特定的管路系统中,于一定条件下操作,上式中一项Δu/2g常可忽略,Δz与Δp/ρg均为定值,令
2
对于直径均一的管路系统,压头损失可表达为
(2-27)
=
式中
λ――摩擦系数,无因次;
l――管路长度,m;
le――局部阻力的当量长度,m;
d――管路直径,m;
ξ――局部阻力系数,无因次;