一、汽蝕現(xiàn)象
泵在工作時(shí),葉輪的入口壓力會(huì)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(huì)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(shí),外面的液體壓力高于汽泡內(nèi)的汽化壓力,則汽泡會(huì)凝結(jié)潰滅形成空穴。瞬間內(nèi)周?chē)囊后w以極高的速度向空穴沖來(lái),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(gè)大氣壓),液體就像無(wú)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。
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(chēng)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(shí)要詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)避免,對(duì)于已經(jīng)安裝運(yùn)行的離心泵,如果我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的離心泵有明顯的汽蝕現(xiàn)象,可以采用以下方法來(lái)解決:
三、汽蝕余量
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(wú)關(guān),與液體的性質(zhì)無(wú)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(guò)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。
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(guò)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(lái))、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)。
一般為了保證不發(fā)生汽耗,要保證泵運(yùn)行時(shí)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(huì)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(guò)允許安裝高度【Hg】,即Hg≤【Hg】,否則就會(huì)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(shí),有效汽蝕余量Δh=必須汽蝕余量【Δh】。
實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),要保證泵運(yùn)行時(shí)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(huì)取0.5m的安全量),稱(chēng)為允許汽蝕余量,此時(shí)對(duì)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(lái)計(jì)算)
舉例說(shuō)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(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力為絕對(duì)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?
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(dòng)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(dòng)阻力,還有2米用于讓液體從泵入口流動(dòng)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(huì)汽化,我們還比他高了0.3米液柱的壓力,所以不會(huì)汽蝕。
舉例說(shuō)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(duì)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(wèn)該給水泵安裝時(shí),入口管道最少要比除氧器運(yùn)行液面低幾米?
解:
注意:本例中液面上方不是大氣壓,
液面上方的氣壓對(duì)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(duì)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(dòng)力壓頭,其中1.7米用于克服從除氧器流動(dòng)到泵入口的流動(dòng)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(huì)汽蝕。
本文部分內(nèi)容為作者根據(jù)自己的理解原創(chuàng),如有理解偏差出現(xiàn)謬誤,望私信告之,不勝感激。
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