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離心泵作為工業(yè)生產(chǎn)最常見的機(jī)械設(shè)備之一，大家都比較熟悉，但是提起汽蝕余量、允許吸上真空高度這些名詞，可能真正吃透的人并不太多。今天就和大家一起學(xué)習(xí)一下離心泵的安裝高度的確定。

一、汽蝕現(xiàn)象

泵在工作時，葉輪的入口壓力會降低，其中在葉片附近，液體壓力最低。如果低于液體當(dāng)前溫度下的飽和壓力，液體就會汽化，形成許多微小的汽泡。

汽泡在隨液體流到葉道內(nèi)壓力較高處時，外面的液體壓力高于汽泡內(nèi)的汽化壓力，則汽泡會凝結(jié)潰滅形成空穴。瞬間內(nèi)周圍的液體以極高的速度向空穴沖來，造成液體互相撞擊，使局部的壓力驟然劇增（有的可達(dá)數(shù)百個大氣壓），液體就像無數(shù)小彈頭一樣，連續(xù)地打擊金屬表面造成沖擊疲勞和剝裂。

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上述這種液體汽化、凝結(jié)、沖擊，形成高壓、高溫、高頻率的沖擊載荷，造成金屬材料的機(jī)械剝裂與電化學(xué)腐蝕破壞的綜合現(xiàn)象稱為汽蝕。


二、汽蝕的解決方案

汽蝕一般在泵的設(shè)計(jì)、選型、系統(tǒng)布置時要詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算來避免，對于已經(jīng)安裝運(yùn)行的離心泵，如果我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的離心泵有明顯的汽蝕現(xiàn)象，可以采用以下方法來解決：

  1. 清理進(jìn)口管路的異物使進(jìn)口暢通，或者增加管徑的大?。?/span>
  2. 降低介質(zhì)溫度；
  3. 降低泵的安裝高度；
  4. 重新選泵，或者對泵的某些部件進(jìn)行改進(jìn)，比如選用耐汽蝕材料等．
  5. 使泵體內(nèi)灌滿液體或者在進(jìn)口增加緩沖罐就可以解決．

三、汽蝕余量

  • 必須汽蝕余量NPSHr:（泵的抗汽蝕性能，泵內(nèi)壓力降）

r代表required必需的，是泵本身的一項(xiàng)性能參數(shù)，泵一旦造好，必須汽蝕余量也就隨之確定，其值與管路系統(tǒng)和安裝條件無關(guān)，與液體的性質(zhì)無關(guān)（不考慮熱力學(xué)因素）。

其物理意義是表示液體在泵進(jìn)口部分（泵入口至葉片壓力最低點(diǎn)）的壓力降，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。

必須汽蝕余量越小，表示從泵入口到葉片壓力最低點(diǎn)的壓力降越小，要求裝置必須提供的NPSHa小，因而泵的抗汽蝕性能越好。

  • 有效汽蝕余量NPSHa(或Δh）：（實(shí)際還有多少富余能量）

A代表available有效的，可以提供的

是指由泵安裝好、注完水后，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。（有多少富余能量，顯然是由系統(tǒng)和工藝管路決定）

有效汽蝕能量越大（富余能量越多），泵越不容易汽蝕。

有效汽蝕余量，除與安裝條件和管路系統(tǒng)有關(guān)外，還有介質(zhì)密度（同樣的管路和安裝高度，水銀可能就吸不上來）、介質(zhì)溫度、液體流量（流量越大，管路損失越大，富余能量越少）有關(guān)。

  • 允許汽蝕余量【Δh】（管路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要保證的值）

一般為了保證不發(fā)生汽耗，要保證泵運(yùn)行時的汽蝕余量必須要大于必須汽蝕余量，一般是在必須汽蝕余量的基礎(chǔ)再加上0.3m的安全量（有的地方也會取0.5m的安全量）

NPSHa≥NPSHr

【Δh】=NPSHr+0.3

四、泵的安裝高度的確定

離心泵的安裝高度是指泵的入口中心線到吸液池液面的垂直高度，用Hg表示。

泵的實(shí)際安裝高度Hg不能超過允許安裝高度【Hg】，即Hg≤【Hg】，否則就會發(fā)生汽蝕。

有效汽蝕余量=大氣壓比該溫度下液體飽和蒸汽壓高出的壓頭-泵入口管道比液面高出的壓頭-吸入管路的阻力壓頭

Δh=（P0-Pt）/ρg-Hg-Σhs

當(dāng)泵葉片處剛好能發(fā)生汽蝕時，有效汽蝕余量Δh=必須汽蝕余量【Δh】。

實(shí)際設(shè)計(jì)時，要保證泵運(yùn)行時的汽蝕余量必須要大于必須汽蝕余量，一般是在必須汽蝕余量的基礎(chǔ)再加上0.3m的安全量（有的地方也會取0.5m的安全量），稱為允許汽蝕余量，此時對應(yīng)的泵安裝高度即為允許安裝高度或最大安裝高度。

泵的允許安裝高度=液面上方的氣壓比該溫度下液體飽和蒸汽壓高出的壓頭-允許汽蝕余量-吸入管路的阻力壓頭（直接拿來計(jì)算）

舉例說明1：(液上式布置)

某地大氣壓為10.3米水柱，輸送介質(zhì)為30℃的水（對應(yīng)的飽和蒸汽壓力為絕對壓力0.042MPa，4.2米水柱），泵的銘牌上標(biāo)注的必須汽蝕余量為2米，已知吸入管路的阻力壓頭約為2米，求泵的最大安裝高度？

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解：

泵的允許安裝高度=液面上方的氣壓比該溫度下液體飽和蒸汽壓高出的壓頭-允許汽蝕余量-吸入管路的阻力壓頭=10.3-4.2-（2+0.3）-2=1.8米

即:該泵的入口管道中心線最多只允許比吸液面高出1.8米，否則運(yùn)行中將發(fā)生汽蝕

理解：大氣壓提供10.3米水柱的動力，其中1.8米水柱用于克服液體從液面到泵入口的靜壓力，2米用于克服入口管道的流動阻力，還有2米用于讓液體從泵入口流動到葉片壓力最低處，當(dāng)前溫度下液體壓力低于4.2米就會汽化，我們還比他高了0.3米液柱的壓力，所以不會汽蝕。

舉例說明2：（液下式布置）

某電廠所在地大氣壓為100kPa,除氧器內(nèi)正常運(yùn)行水溫102℃（對應(yīng)的水的密度為956.9kg/m3），除氧器內(nèi)液面上壓力保持20kPa，給水泵的必須汽蝕余量為1.5米，已知給水泵的入口管道阻力壓頭為1.7米，問該給水泵安裝時，入口管道最少要比除氧器運(yùn)行液面低幾米？

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解：

注意：本例中液面上方不是大氣壓，

液面上方的氣壓對應(yīng)水柱=P/（ρg）=（100+20）×1000/（956.9×9.81）=12.78米

該壓力（120kPa）和溫度（102℃）下水的飽和蒸汽壓查表為108.9kPa

飽和蒸汽壓對應(yīng)的水柱=P/(ρg)=108.9×1000/（956.9×9.81）=11.6米

泵的允許安裝高度=液面上方的氣壓比該溫度下液體飽和蒸汽壓高出的壓頭 – 允許汽蝕余量 – 吸入管路的阻力壓頭=12.78-11.6-（1.5+0.3）-1.7= – 2.32米

即:該給水泵的入口管道中心線至少要比吸液面低出2.32米，否則運(yùn)行中將發(fā)生汽蝕。

理解：大氣壓加上除氧器內(nèi)部的壓力一共給液體提供了12.78米水柱的壓頭，泵安裝在液面下2.32米又提供了2.32米的額外壓頭，所以泵入口管道中心線處有12.78+2.32=15.1米的動力壓頭，其中1.7米用于克服從除氧器流動到泵入口的流動阻力，1.5米用于克服從泵入口到葉片壓力最低處的壓力降，還有11.9米水柱的富余壓頭比102℃下水的飽和汽壓11.6米還高出0.3米，所以不會汽蝕。

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