泵汽蝕余量

福田書屋 2023-07-29 發(fā)布于河南

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汽蝕余量和吸程

泵在工作時，葉輪的進(jìn)口處液體因一定真空壓力會產(chǎn)生汽體，此時真空壓力叫汽化壓力。汽化的氣泡在液體質(zhì)點的撞擊運(yùn)動下，對葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪。

汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余量，是泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差，單位米，用NPSH(Net Positive Suction Head)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)口動壓降，越小抗汽蝕性能越好；

NPSHc——泵臨界汽蝕余量，是指對應(yīng)泵性能下降一定值的汽蝕余量；

[NPSH]——泵許用汽蝕余量，是確定泵使用條件用的汽蝕余量，通常取 [NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

吸程即為泵允許吸入液體的真空度，亦即泵允許的安裝高度。

吸程=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（10.33米）-汽蝕余量-安全量（0.5米）

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能壓管路真空高度10.33米。

例如：某泵氣蝕余量為4.0米，則吸程

Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米

必需汽蝕余量和有效汽蝕余量

汽蝕余量分必須氣蝕余量NPSHr和有效氣蝕余量NPSHa。

泵的必須汽蝕余量是泵的特性，由設(shè)計決定，泵的有效汽蝕余量由工藝管路決定。

對于給定泵，在給定轉(zhuǎn)速和流量下必需具有的汽蝕余量稱為必需汽蝕余量，常用NPSHr表示。又稱為泵的汽蝕余量，是規(guī)定泵要達(dá)到的汽蝕性能參數(shù)。NPSHr和泵的內(nèi)部流動有關(guān)，是由泵本身頭定的，其物理意義是表示液體在泵進(jìn)口部分壓力下降的程度，也就是為了保征泵不發(fā)生汽蝕，要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量。必須汽蝕余量與裝置參數(shù)無關(guān)，只與泵進(jìn)口部分的運(yùn)動參數(shù)（vo、wo、wk等）有關(guān)，這些運(yùn)動參數(shù)在一定轉(zhuǎn)速和流量下是由幾何參數(shù)決定的。這就是說NPSHr是由泵本身（吸水室和葉輪進(jìn)口部分的幾何參數(shù)）決定的。對于既定的泵，不論何種介質(zhì)（黏性大介質(zhì)因影響速度分布除外），在一定轉(zhuǎn)速和流量下流經(jīng)泵進(jìn)口，因速度大小相同故有相同的壓力降，即NPSHr相同。所以NPSHr與液體的性質(zhì)無關(guān)（不考慮熱力學(xué)因素）。NPSHr越小，表示壓力降小，要求裝置必須提供的NPSHa小，因而泵的抗汽蝕性能越好。因此:r代表required必需的，由泵本體決定，具體與轉(zhuǎn)速，葉輪形式等有關(guān)；

NPSHr 一般由泵制造廠測定提供。 NPSHr 的測定條件是按輸送20℃時的清水。若無泵制造廠提供的NPSHr 或泵送流體不同于NPSHr 的測定條件，可按本規(guī)定3.1.2 中的公式進(jìn)行計算或校正。

　　有效汽蝕余量是指由泵安裝條件所確定的汽蝕余量，常用NPSHa表示。又稱為裝置汽蝕余量，是由吸入裝置提供的在泵進(jìn)口處單位重量液體具有的超過汽化壓力水頭的富余能量。NPSHa越大，泵越不容易發(fā)生汽蝕。有效汽蝕余量的大小與裝置參數(shù)及液體性質(zhì)（p、pv等）有關(guān)。因為吸入裝置的水力損失和流量的平方成正比，所以NPSHa隨流量的增加而減小。因此: A代表available有效的，可以提供的，這個由系統(tǒng)和管路決定，必須經(jīng)過嚴(yán)格計算；

要保證泵不氣蝕，NPSHa必須大于NPSHr。具體大多少，各種不同形式的泵都有經(jīng)驗值, 一般把泵的必須汽蝕余量增加0.5-1m的富余能頭作為允許汽蝕余量。對于有些輸送條件(如輸送近似沸點的液體)則應(yīng)NPSHa≥1.3NPSHr。

NPSHr 的計算和校正
NPSHr的計算
應(yīng)盡量采用泵制造廠給出的NPSHr，當(dāng)無泵制造廠提供的NPSHr 時，可按式(3.1-1)進(jìn)行估算：

式中：NPSHr——泵需要的凈正吸入壓頭，m；
N——泵的轉(zhuǎn)速，r/min；
Vd——泵的設(shè)計流量，m3/min；
S——泵吸入比轉(zhuǎn)速，(m3/min)·(m)·(r)。

一般離心泵，不管比轉(zhuǎn)速多大，吸入比轉(zhuǎn)速均可用1200，則式(3.1-1)可簡化為：

NPSHr =7.84×10?5·n4/3·Vd2/3 (3.1-2)

特殊設(shè)計的泵，如高速度及NPSHa 不能取得很大時，葉輪要進(jìn)行特殊設(shè)計，其S 值實際可達(dá)到1500～1600，計算NPSHr 時應(yīng)予考慮。

NPSHr的校正

1) 當(dāng)泵輸送的流體不同于20℃的清水時，NPSHr 應(yīng)按式(3.1-3)進(jìn)行校正：

NPSHr =φ·NPSHγω (3.1-3)

式中：φ——相對于水的需要凈正吸入壓頭的修正系數(shù)；

NPSHrw——輸送20℃清水時需要的凈正吸入壓頭(即泵制造廠所提供的NPSHr)，m。

2) 輸送牛頓型流體中的油、藥液等粘性和腐蝕性液體、非牛頓型流體的固體顆粒均勻分布于液體中的泥漿，以及分布不均勻但其流動可近似看作是牛頓型流體和非牛頓型流體的簡單組合而成的兩相流紙漿等，與輸送清水相比，具有明顯地不易引起氣蝕的趨勢，但其熱力學(xué)性質(zhì)還沒完全掌握，φ值難以確定且又小于1，NPSHr 可以不校正，把它作為外加的安全因素。

3) 輸送熱水或非粘性液態(tài)烴(粘度比水小)時，泵可以在比輸送20℃清水時需要的凈正吸入壓頭小的情況下運(yùn)行。圖3.1-1 為估算輸送非粘性液態(tài)烴時泵的NPSHr 修正圖，根據(jù)輸送溫度下液態(tài)烴的相對密度與飽和蒸氣壓查得φ值，從而求出輸送非粘性液態(tài)烴時的NPSHr。當(dāng)輸送溫度下烴的蒸氣壓低于100kPa 時，φ值等于1。