第五章第五章 水泵的汽蚀与安装高度水泵的汽蚀与安装高度内容：内容：内容：内容：本节主要介绍了水泵的汽蚀、吸水性能及本节主要介绍了水泵的汽蚀、吸水性能及本节主要介绍了水泵的汽蚀、吸水性能及本节主要介绍了水泵的汽蚀、吸水性能及 安装高度。安装高度。安装高度。安装高度。 目的：目的：目的：目的：要求学生熟练掌握水泵最大安装高度的要求学生熟练掌握水泵最大安装高度的要求学生熟练掌握水泵最大安装高度的要求学生熟练掌握水泵最大安装高度的 计算，掌握允许吸上真空高度、汽蚀余计算，掌握允许吸上真空高度、汽蚀余计算，掌握允许吸上真空高度、汽蚀余计算，掌握允许吸上真空高度、汽蚀余 量的概念，了解量的概念，了解量的概念，了解量的概念，了解汽蚀现象、类型及危害。汽蚀现象、类型及危害。汽蚀现象、类型及危害。汽蚀现象、类型及危害。 第五章第五章 水泵的汽蚀与安装高度水泵的汽蚀与安装高度5.1 水泵的汽蚀及其危害水泵的汽蚀及其危害5.2 吸水管路压力的变化与泵内最低压力值吸水管路压力的变化与泵内最低压力值 的推算的推算5.3 汽蚀余量汽蚀余量5.4 水泵安装高度水泵安装高度第五章第五章 水泵的汽蚀与安装高度水泵的汽蚀与安装高度5.1.1 汽蚀现象汽蚀现象 水泵运行时，由于某些原因而使泵内局部位置的压水泵运行时，由于某些原因而使泵内局部位置的压力降低到水的该温度下的饱和汽化压力时，水产生汽化，力降低到水的该温度下的饱和汽化压力时，水产生汽化，并产生大量汽泡。从水中离析出来的大量汽泡随着水流并产生大量汽泡。从水中离析出来的大量汽泡随着水流向前运动，达到高压区时受到周围液体的挤压而溃灭，向前运动，达到高压区时受到周围液体的挤压而溃灭，气泡又重新凝结成水，气泡破灭时，水流质点从四周以气泡又重新凝结成水，气泡破灭时，水流质点从四周以高速向气泡中心冲击，产生强烈的局部水锤。这种现象高速向气泡中心冲击，产生强烈的局部水锤。这种现象就是水泵的汽蚀现象。就是水泵的汽蚀现象。 5.1 水泵汽蚀现象及其危害水泵汽蚀现象及其危害 5.1.2 5.1.2 水泵发生汽蚀时的危害水泵发生汽蚀时的危害水泵发生汽蚀时的危害水泵发生汽蚀时的危害 1 1）轻微汽蚀时，泵外壳出现振动和噪声，这可注入少量空气，以缓冲）轻微汽蚀时，泵外壳出现振动和噪声，这可注入少量空气，以缓冲）轻微汽蚀时，泵外壳出现振动和噪声，这可注入少量空气，以缓冲）轻微汽蚀时，泵外壳出现振动和噪声，这可注入少量空气，以缓冲噪声，振动；噪声，振动；噪声，振动；噪声，振动； 2 2）严重汽蚀时，（）严重汽蚀时，（）严重汽蚀时，（）严重汽蚀时，（Q-H)Q-H)特性曲线下降，汽蚀扩大时，特性曲线下降，汽蚀扩大时，特性曲线下降，汽蚀扩大时，特性曲线下降，汽蚀扩大时，HH、QQ、NN急剧急剧急剧急剧下，最后停止出水；下，最后停止出水；下，最后停止出水；下，最后停止出水； 3 3）汽蚀长期作用，泵的过流部分会出现蜂窝状缺陷甚至出现裂缝。）汽蚀长期作用，泵的过流部分会出现蜂窝状缺陷甚至出现裂缝。）汽蚀长期作用，泵的过流部分会出现蜂窝状缺陷甚至出现裂缝。）汽蚀长期作用，泵的过流部分会出现蜂窝状缺陷甚至出现裂缝。低比转数的离心泵中、高比转数的离心泵和混流泵高比转数的轴流泵图图1 离心泵汽蚀产生部位离心泵汽蚀产生部位 1、5叶片正面汽蚀；叶片正面汽蚀；4前盖板汽蚀；前盖板汽蚀；2、3叶片背面汽蚀叶片背面汽蚀。5.1.3 汽蚀发生的位置汽蚀发生的位置 1）叶面汽蚀）叶面汽蚀 2）间隙汽蚀）间隙汽蚀 3）涡带汽蚀）涡带汽蚀 4）粗糙汽蚀）粗糙汽蚀1叶片正面汽蚀；叶片正面汽蚀；2叶片背面汽蚀；叶片背面汽蚀； 3间隙汽蚀；间隙汽蚀；4轮毂体表面汽蚀；轮毂体表面汽蚀；5导叶表面汽蚀导叶表面汽蚀。图图2 轴流泵汽蚀发生部位轴流泵汽蚀发生部位5.2 吸水管路压力的变化与泵内最低压力值的推算吸水管路压力的变化与泵内最低压力值的推算 水泵能够正常的工作，是建立在正确选择吸水条件的水泵能够正常的工作，是建立在正确选择吸水条件的水泵能够正常的工作，是建立在正确选择吸水条件的水泵能够正常的工作，是建立在正确选择吸水条件的基础上。所谓正确的吸水条件，是指在抽水过程中，泵内不基础上。所谓正确的吸水条件，是指在抽水过程中，泵内不基础上。所谓正确的吸水条件，是指在抽水过程中，泵内不基础上。所谓正确的吸水条件，是指在抽水过程中，泵内不产生气蚀情况下的最产生气蚀情况下的最产生气蚀情况下的最产生气蚀情况下的最大吸水高度。大吸水高度。大吸水高度。大吸水高度。 吸水条件吸水条件吸水条件吸水条件: :绘出从水绘出从水绘出从水绘出从水泵吸水管的吸入口至泵吸水管的吸入口至泵吸水管的吸入口至泵吸水管的吸入口至水泵叶轮叶片进口叶水泵叶轮叶片进口叶水泵叶轮叶片进口叶水泵叶轮叶片进口叶片背面片背面片背面片背面K K点的吸水管点的吸水管点的吸水管点的吸水管线。以吸水井水面为线。以吸水井水面为线。以吸水井水面为线。以吸水井水面为基准面，当忽略行近基准面，当忽略行近基准面，当忽略行近基准面，当忽略行近流速时。流速时。流速时。流速时。吸水管路压力变化与泵内最低压力计算吸水管路压力变化与泵内最低压力计算 吸水井水面与吸水井水面与吸水井水面与吸水井水面与1-1 1-1 断面（真空表承接处）的能量方程式断面（真空表承接处）的能量方程式断面（真空表承接处）的能量方程式断面（真空表承接处）的能量方程式可写为：可写为：可写为：可写为： 吸水井水面与吸水井水面与00断面断面（叶片吸入口处）的能量（叶片吸入口处）的能量方程式可写为：方程式可写为： （1）（2）吸水管路压力变化与泵内最低压力计算吸水管路压力变化与泵内最低压力计算 0000断面（吸入口处）中心点断面（吸入口处）中心点断面（吸入口处）中心点断面（吸入口处）中心点O O O O与叶片背面靠近吸水与叶片背面靠近吸水与叶片背面靠近吸水与叶片背面靠近吸水口的断面口的断面口的断面口的断面K K K K点相对运动的能量方程可写为：点相对运动的能量方程可写为：点相对运动的能量方程可写为：点相对运动的能量方程可写为：令：令：令：令： ，入入入入 称气穴系数称气穴系数称气穴系数称气穴系数，则得：，则得：，则得：，则得：将上式代入（将上式代入（将上式代入（将上式代入（2 2） 式可得：式可得：式可得：式可得： （3）（4）吸水管路压力变化与泵内最低压力计算吸水管路压力变化与泵内最低压力计算 将（将（4）式改写为：）式改写为：式中：式中： - 吸水线中压力最低点的压头吸水线中压力最低点的压头 (m) ； - 流速水头差值。流速水头差值。 (m) - 叶轮进口和进口附近叶片背水面的压力叶轮进口和进口附近叶片背水面的压力下降值。与水泵的构造与运行工况有关，但通常不小下降值。与水泵的构造与运行工况有关，但通常不小3m。 （5）吸水管路压力变化与泵内最低压力计算吸水管路压力变化与泵内最低压力计算 注：注：（1）最低压力）最低压力Pk是一个条件值。即该点的压力至少是一个条件值。即该点的压力至少 不得低于输送液体该水温下相应的汽化压力不得低于输送液体该水温下相应的汽化压力Pva 。 （2） 吸水管线吸水管线 中压力降落为泵外压力降落中压力降落为泵外压力降落 与泵内压力降落与泵内压力降落 之和。之和。 对运行的水泵装置可由真空表直接对运行的水泵装置可由真空表直接读出读出Hv ，工艺设计中的水泵装置可通，工艺设计中的水泵装置可通 过计算后确定。过计算后确定。 是很难进行实测和计算的。是很难进行实测和计算的。吸水管路压力变化与泵内最低压力计算吸水管路压力变化与泵内最低压力计算 在一定的外界条件下，在一定的外界条件下，在一定的外界条件下，在一定的外界条件下， 不会改变，对于一定的泵通过某不会改变，对于一定的泵通过某不会改变，对于一定的泵通过某不会改变，对于一定的泵通过某一流量时，泵内的压力水头降一流量时，泵内的压力水头降一流量时，泵内的压力水头降一流量时，泵内的压力水头降 是一定的，要提高是一定的，要提高是一定的，要提高是一定的，要提高 值，只有降低水泵安装高度值，只有降低水泵安装高度值，只有降低水泵安装高度值，只有降低水泵安装高度HHSSSS ，或降低吸水管路的水头，或降低吸水管路的水头，或降低吸水管路的水头，或降低吸水管路的水头损失损失损失损失 h hs s ，因此，正确确定水泵安装高度，减少吸水管路的水，因此，正确确定水泵安装高度，减少吸水管路的水，因此，正确确定水泵安装高度，减少吸水管路的水，因此，正确确定水泵安装高度，减少吸水管路的水头损失，对改善水泵的吸水条件，减少泵站的投资有很重要的头损失，对改善水泵的吸水条件，减少泵站的投资有很重要的头损失，对改善水泵的吸水条件，减少泵站的投资有很重要的头损失，对改善水泵的吸水条件，减少泵站的投资有很重要的意义。意义。意义。意义。5.3.1 5.3.1 装置汽蚀余量装置汽蚀余量装置汽蚀余量装置汽蚀余量( (NPSH)NPSH)a a 定义：指水泵吸入口处，单位重量液体定义：指水泵吸入口处，单位重量液体定义：指水泵吸入口处，单位重量液体定义：指水泵吸入口处，单位重量液体必须具有的超过相应温度下的饱和汽化压力必须具有的超过相应温度下的饱和汽化压力必须具有的超过相应温度下的饱和汽化压力必须具有的超过相应温度下的饱和汽化压力的富余能量的富余能量的富余能量的富余能量 。其大小用换算到水泵。其大小用换算到水泵。其大小用换算到水泵。其大小用换算到水泵基准面的基准面的基准面的基准面的 米水柱高度表示。米水柱高度表示。米水柱高度表示。米水柱高度表示。 根据定义如图可知根据定义如图可知根据定义如图可知根据定义如图可知5.3 汽蚀余量汽蚀余量各各水水泵泵基基准准面面5.3.2 水泵必需的汽蚀余量水泵必需的汽蚀余量（ NPSH NPSH ）r r如图列出集水池水面与水泵进水口断面如图列出集水池水面与水泵进水口断面1-1的能量方程的能量方程将上式代入式将上式代入式得：得：当当pK降至临界压力点降至临界压力点pva时时上式写成：上式写成：5.3.2 水泵必需的汽蚀余量水泵必需的汽蚀余量（ NPSH NPSH ）r r 方程式右侧是水泵临界汽蚀余量（方程式右侧是水泵临界汽蚀余量（方程式右侧是水泵临界汽蚀余量（方程式右侧是水泵临界汽蚀余量（ NPSH NPSH ）r r ，也称，也称，也称，也称必需汽蚀余量，方程表明，装置提供的必需汽蚀余量，方程表明，装置提供的必需汽蚀余量，方程表明，装置提供的必需汽蚀余量，方程表明，装置提供的 汽蚀余量等于水泵汽蚀余量等于水泵汽蚀余量等于水泵汽蚀余量等于水泵需要的汽蚀余量，即供给水泵内部产生的需要的汽蚀余量，即供给水泵内部产生的需要的汽蚀余量，即供给水泵内部产生的需要的汽蚀余量，即供给水泵内部产生的 压力水头下降压力水头下降压力水头下降压力水头下降值。值。值。值。 水泵样本中标明的水泵样本中标明的水泵样本中标明的水泵样本中标明的“ “汽蚀余量汽蚀余量汽蚀余量汽蚀余量” ”是水泵必需的汽蚀余是水泵必需的汽蚀余是水泵必需的汽蚀余是水泵必需的汽蚀余量，为了保证水泵正常运行时不发生汽蚀。量，为了保证水泵正常运行时不发生汽蚀。量，为了保证水泵正常运行时不发生汽蚀。量，为了保证水泵正常运行时不发生汽蚀。 实际应用中，装置汽蚀余量应大于必需的汽蚀余量实际应用中，装置汽蚀余量应大于必需的汽蚀余量实际应用中，装置汽蚀余量应大于必需的汽蚀余量实际应用中，装置汽蚀余量应大于必需的汽蚀余量 水泵厂提供的是额定转速下的值，若水泵的转速变则：水泵厂提供的是额定转速下的值，若水泵的转速变则：水泵厂提供的是额定转速下的值，若水泵的转速变则：水泵厂提供的是额定转速下的值，若水泵的转速变则：汽蚀基本方程式汽蚀基本方程式Hs 5.4 水泵安装高度水泵安装高度 5.4.1、水泵允许吸上真空高度、水泵允许吸上真空高度HS 定义定义:指水泵在标准况下运转时，水泵吸入口处所允许的最大吸上指水泵在标准况下运转时，水泵吸入口处所允许的最大吸上真空值。是表示离心泵和卧室混流泵吸水性能的一