離心式水泵的氣蝕與安裝高度

2009-06-09 劉祥龍邢臺(tái)市房產(chǎn)管理局設(shè)計(jì)所

1、離心泵的氣蝕

離心式水泵在許多工程中廣泛應(yīng)用,但在實(shí)際應(yīng)用中,由于安裝人員對(duì)泵的理論性能不甚了解,認(rèn)為泵的揚(yáng)程越大,安裝高度越大。結(jié)果造成泵經(jīng)常發(fā)生氣蝕,影響泵的正常工作。

據(jù)物理學(xué)知,當(dāng)液面壓強(qiáng)降低時(shí),相應(yīng)氣化溫度也降低。例如: 水在一個(gè)大氣壓下的氣化溫度為100 ℃,當(dāng)水面壓強(qiáng)降至2431.2Pa ,水在20℃時(shí)開(kāi)始沸騰。開(kāi)始?xì)饣囊好鎵簭?qiáng)叫氣化壓力(Pv) 。如果泵內(nèi)某處的壓強(qiáng)(Pk) 低于該處液體溫度下的氣化壓力即Pk < Pv ,部分液體就開(kāi)始?xì)饣纬蓺馀?發(fā)生氣蝕。如氣蝕持續(xù)發(fā)展,氣泡大量產(chǎn)生,就會(huì)影響正常流動(dòng),出現(xiàn)躁聲和振動(dòng),甚至造成斷流現(xiàn)象。此時(shí),泵的揚(yáng)程、流量和效率都明顯下降,必將縮短泵的壽命。

2、泵的安裝高度與吸入口真空度

正確決定泵的吸入口壓強(qiáng)(真空度) ,是控制泵運(yùn)行時(shí)不發(fā)生氣蝕而正常工作的關(guān)鍵。

用能量方程建立泵的吸入口壓強(qiáng)的計(jì)算公式:

Z0+P0/r+V0²/2g =Zs+Ps/r+Vs²/2g+Σhs

式中: r 為水的容重; P0 、Ps 為液面和泵吸入口處的壓強(qiáng); Hg 為泵的安裝高度; Vs 為泵入口處的平均速度; g 為重力加速度;Σh 為吸液管路的水頭損失。

通常認(rèn)為V0 = 0 ,由此可得:

P0/r-Ps/r =Hg+ Vs²/2g + Σhs (1)

如果吸液池面受大氣壓Pa 作用,即P =Pa ,則泵吸入口壓強(qiáng)水頭Ps/r 就低于大氣壓的水頭pa/r ,這恰是泵吸入口處真空度Hs 。所以(1) 式可寫(xiě)為:

Hs = ( Pa - Ps)/r = Hg + Vs²/2g + Σhs (2)

式中: Hs 為吸入口真空度; Pa 為大氣壓。

圖1 　離心泵的幾何安裝高度

通常,在一定流量下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),則Vs ²/2g 及管路水頭損失都應(yīng)是定值。所以泵的吸入口真空度將隨泵的幾何安裝高度的增加而增加。如果吸入口真空度增加至某一最大值,即泵的吸入口壓強(qiáng)接近液體的汽化壓力時(shí),泵內(nèi)就會(huì)開(kāi)始發(fā)生氣蝕。為避免發(fā)生氣蝕, (2) 式確定的實(shí)際Hs 值應(yīng)小于Hsmax值。為確保泵的正常運(yùn)行,水泵實(shí)際的安裝高度應(yīng)遵守:

Hg < [Hg] ≤[Hs] - ( Vs²/ 2 g + Σhs) (3)

式中:[Hg]為最大安裝高度。

3、離心泵的安裝高度與氣蝕余量的關(guān)系

為了避免發(fā)生空泡現(xiàn)象,至少應(yīng)該使泵內(nèi)液體的最低壓強(qiáng)大于液體在該溫度時(shí)的氣化壓力,即Pmin> Pv ,液體自吸入口S 流進(jìn)葉輪的過(guò)程中,在它還未被增壓之前,因流速增大及流動(dòng)損失,而使靜壓水頭由Ps/r 降至pk/r ,這說(shuō)明泵的最低壓強(qiáng)點(diǎn)不在泵的吸入口處,而在葉片進(jìn)口的背部K點(diǎn)處(圖2) 。