第四章 泵的汽蚀

扬程：单位重量液体从泵进口截面到泵出口截面所获得的机械能。

流量qv ：单位时间内通过风机进口的气体的体积。

全压p ：单位体积气体从风机进口截面到风机出口截面所获得的机械能。

轴向涡流的定义：容器转了一周，流体微团相对于容器也转了一周，其旋转角速度和容器的旋转角速度大小相等而方向相反，这种旋转运动就称轴向涡流。

影响：使流线发生偏移从而使进出口速度三角形发生变化。

使出口圆周速度减小。

叶片式泵与风机的损失：〔一〕机械损失：指叶轮旋转时，轴与轴封、轴与轴承及叶轮圆盘摩擦所损失的功率。

〔二〕容积损失：部分已经从叶轮获得能量的流体从高压侧通过间隙向低压侧流动造成能量损失。

泵的叶轮入口处的容积损失，为了减小这部分损失，一般在入口处都装有密封环。

〔三〕，流动损失：流体和流道壁面生摸差，流道的几何形状改变使流体产生旋涡，以及冲击等所造成的损失。

多发部位：吸入室，叶轮流道，压出室。

如何降低叶轮圆盘的摩擦损失：1、适当选取n 和D2的搭配。

2、降低叶轮盖板外外表和壳腔内外表的粗糙度可以降低△Pm2。

3、适当选取叶轮和壳体的间隙。

轴流式泵与风机应在全开阀门的情况下启动，而离心式泵与风机应在关闭阀门的情况下启动。

泵与风机〔课后习题答案〕第一章1-1有一离心式水泵，其叶轮尺寸如下：1b =35mm, 2b =19mm, 1D =178mm,2D =381mm, 1a β=18°，2a β=20°。

设流体径向流入叶轮，如n=1450r/min ，试画出出口速度三角形，并计算理论流量,V T q 和在该流量时的无限多叶片的理论扬程T H ∞。

解：由题知：流体径向流入叶轮 ∴1α=90° 则：1u =1n60D π=317810145060π-⨯⨯⨯=13.51 〔m/s 〕1V =1m V =1u tg 1a β⨯tg 18°=4.39 〔m/s 〕 ∵1V q =π1D 1b 1m V =π⨯⨯⨯0.035=0.086 〔3m /s 〕 ∴2m V =122Vq D b π=0.0860.3810.019π⨯⨯=3.78 〔m/s 〕 2u =2D 60n π=338110145060π-⨯⨯⨯=28.91 〔m/s 〕 2u V ∞=2u -2m V ctg 2a β⨯ctg20°=18.52 〔m/s 〕T H ∞=22u u V g∞=28.9118.529.8⨯=54.63 〔m 〕1-2有一离心式水泵，其叶轮外径2D =220mm,转速n=2980r/min ，叶片出口安装角2a β=45°，出口处的轴面速度2m v =3.6m/s 。

泵汽蚀的现象及处理
一、泵汽蚀的现象
泵汽蚀是指泵在工作过程中，液体在叶轮进口处因一定条件下被汽化后形成的蒸气与液体一起进入泵内，导致泵的性能下降的现象。

以下是泵汽蚀的主要表现：
1. 泵内产生噪音：由于汽蚀产生气泡在泵内破裂，会产生明显的噪声。

2. 泵的流量降低：由于汽蚀导致泵的性能下降，流体的吸入和排出受到限制，流量减小。

3. 泵的扬程下降：汽蚀导致泵内的能量损失增加，扬程降低。

4. 泵内部产生气穴：在叶轮的低压区域，液体汽化形成气泡，这些气泡随着液体进入高压区域时迅速破裂，形成气穴。

5. 泵的效率降低：由于汽蚀的存在，泵的效率会显著降低。

二、泵汽蚀的处理
针对泵汽蚀现象，以下是一些可行的处理措施：
1. 更换抗汽蚀性能更强的材料：选择高强度、耐腐蚀的材料制造叶轮和泵壳，提高泵的抗汽蚀性能。

2. 优化泵的入口压力：通过调整系统的压力或安装低压缓冲罐来降低泵入口的压力，从而减少汽蚀的可能性。

3. 调整泵的运行工况：通过改变泵的运行工况，如降低流量或扬程，可以改善泵的工作条件，减轻汽蚀的影响。

4. 定期进行维护和保养：定期检查泵的各部件状况，发现损伤及时
修复或更换，保持泵的良好运行状态。

同时，对泵进行定期保养，如清洗、润滑等，可以提高泵的使用寿命和性能。

通过采取上述措施，可以有效处理和预防泵汽蚀现象，保障泵的正常运行和延长使用寿命。

泵的气蚀现象嘿，朋友们！今天咱来聊聊泵的气蚀现象。

这玩意儿啊，就像是泵的一个小脾气，可得好好重视呢！你想啊，泵就像一个勤劳的大力士，一直在那努力工作，把液体从这儿运到那儿。

可要是出现了气蚀，那就好比大力士突然没了力气，干不动活儿啦！气蚀会让泵发出奇怪的声音，就好像它在喊“哎呀，我难受呀”！而且啊，这气蚀对泵的损害可不小，就跟人总生病身体会变差一个道理。

气蚀是咋出现的呢？其实就是液体里的压力变低啦，低到一定程度，那些液体就开始“沸腾”，变成小气泡。

这些小气泡可调皮啦，跟着液体到处跑，等跑到压力高的地方，“啪”的一下就破了。

这一破可不得了，就像小小的爆炸一样，会对泵的零件造成冲击呢！时间长了，泵能受得了吗？咱打个比方，这气蚀就像是一群小捣蛋鬼在泵的身体里捣乱。

它们一会儿弄出点动静，一会儿又搞点破坏，让泵不得安宁。

你说气蚀讨厌不讨厌？那咱可得想办法对付它呀！怎么对付呢？首先得保证泵入口的液体有足够的压力呀，不能让它压力太低了。

就像人不能饿着肚子干活一样，得给泵“吃饱饭”才有劲嘛！然后呢，设计泵的时候也得考虑周全，不能让它容易出现气蚀的情况。

这就好比盖房子，得把根基打牢了，房子才不容易出问题呀。

还有哦，日常使用泵的时候，咱得注意观察。

要是听到泵发出不正常的声音，或者感觉它工作不太对劲，就得赶紧检查检查，看看是不是气蚀在捣乱。

这就跟咱自己身体不舒服了要赶紧去看医生一样，可不能拖着呀！要是不重视，等泵出大问题了，那可就麻烦啦，维修起来又费时间又费钱的。

大家想想，要是因为气蚀让泵坏了，那好多工作不就没法正常进行啦？那损失得多大呀！所以呀，咱可不能小瞧了气蚀这个小麻烦，得认真对待它。

总之呢，气蚀就像泵的一个小克星，咱得时刻留意着，别让它得逞。

好好照顾我们的泵，让它能健健康康地工作，为我们服务。

大家可都记住了吗？。

泵汽蚀原因及处理方法泵汽蚀是指泵在工作过程中由于液体中存在气体而造成的现象，它会严重影响泵的工作效率和寿命。

泵汽蚀的原因有很多，包括液体中气体含量过高、液体温度过高、泵入口压力过低等。

针对这些原因，我们可以采取一些处理方法来解决泵汽蚀问题。

泵汽蚀的主要原因之一是液体中气体含量过高。

当液体中的气体含量超过一定比例时，会导致液体的密度降低，从而使得泵的吸入口压力下降，产生汽蚀现象。

因此，解决这个问题的方法就是减少液体中的气体含量。

可以通过增加排气装置，将液体在进入泵前进行净化，去除其中的气体。

另外，也可以通过增加液体的压力，使得气体溶解在液体中，从而减少气体的含量。

液体温度过高也是泵汽蚀的一个重要原因。

当液体温度超过液体饱和蒸汽压时，液体中会产生气泡，从而引起汽蚀现象。

解决这个问题的方法有两个方面。

一方面，可以通过降低液体的温度来避免产生气泡。

可以采用冷却设备对液体进行冷却，或者使用低温液体来代替高温液体。

另一方面，可以增加液体的压力，使其超过饱和蒸汽压，从而使液体中的气泡溶解。

泵入口压力过低也是泵汽蚀的一个重要原因。

当泵入口压力低于液体饱和蒸汽压时，液体中会产生气泡，引起汽蚀现象。

解决这个问题的方法有两个方面。

一方面，可以通过增加泵入口的压力来避免产生气泡。

可以通过增加进口管路的直径，减少管路的阻力，或者增加进口管路的高度来提高泵入口的压力。

另一方面，可以通过改变泵的位置，将泵放置在液体的高位，使得泵入口的压力超过液体的饱和蒸汽压，从而避免汽蚀现象的发生。

除了上述的处理方法，还有一些其他的方法可以用来解决泵汽蚀问题。

例如，可以增加泵的进口直径，增大进口面积，从而减少液体的流速，降低汽蚀的发生。

另外，也可以增加泵的叶轮直径，减少泵的转速，从而降低液体的流速，避免汽蚀现象的发生。

此外，还可以改变泵的结构，采用双吸泵或多级泵等，来提高泵的吸入压力，避免汽蚀的发生。

泵汽蚀是一个常见的问题，但通过采取合适的处理方法，我们可以有效地解决这个问题。

泵的汽蚀摘要：泵类产品在华工、石化、医药、食品、电力等各行业的生产装置中具有十分重要的作用。

正确选用不同工艺条件下操作的泵，使之满足长周期、安全运转和节能的要求是十分必要的。

汽蚀现象是影响泵正常工作的重要因素，本文就泵的汽蚀做详细阐述。

关键词：汽蚀汽蚀余量前言：液体在一定温度下，由于某种原因使泵的进口处的压力低于液体在该温度下的汽化压力，液体开始汽化而产生汽泡，并随液流进入高压区时，汽泡破裂，周围液体迅速填充原汽泡空穴，产生水力冲击。

这种汽泡的产生、发展和破裂现象就称为汽蚀。

正文：一、汽蚀的危害a)汽泡破裂时，液体质点互相冲击、产生600-25000Hz的噪声及机组振动，两者相互激厉使泵产生强烈振动，即汽蚀共振现象。

b) 过流部件剥蚀及腐蚀破坏。

c) 泵性能突然下降。

汽蚀发生部位在叶轮进口处，或是液体高速流动的地方，腐蚀破坏的部位常在叶轮出口或压水室出口处。

二、汽蚀参数1. 汽蚀余量NPS H泵吸入口处单位质量液体超出液体汽化压力的富余能量，称汽蚀余量，其值等于从基准面算起的泵吸入口的总吸入水头减去该液体的汽化压力：g P g u p NPSH v S Sρρ-+=22 式中，P s--从基准面算起的泵吸入口压力，Pa ；P v--液体在该温度下的汽化压力，P a ；U s--泵吸入口平均流速，m/s ；ρ--液体密度，k g /m3。

基准面按以下两种原则取定位置：a) ISO 标准，GB 标准规准规定：基准面为通过时轮叶片进口边的外端所描绘的圆的中心的水平面。

对于多级泵以第一级叶轮为基准，对立式双吸泵以上部叶睡为基准。

b) API 标准规定：对卧式泵，其基准面是泵轴中心线；对立式管道泵，其基准面是泵吸入口中心线；对其它立式泵，其基准面是基础的顶面。

2. 装置汽蚀余量NPS H a由泵装置系统（以液体在额定流量和正常泵送温度下为准）确定的汽蚀余量，称装置汽蚀余量，也称为有效汽蚀余量或可用汽蚀余量（以米液柱计），其大小由吸液管路系统的参数和管路中流量所决定，而与泵的结构无关。

泵汽蚀现象参数――摘自《泵选用手册》在离心泵的使用中，汽蚀余量是一个很重要的参数，如果泵在运行中产生了噪声和振动，并伴随这流量、扬程和效率的降低，有时甚至不能工作，当检修这台泵时，常常可以发现在叶片入口边靠前盖板处和叶片进口边附近有麻点或蜂窝状破坏。

严重时整个叶片和前、后盖板都有这种现象，甚至叶片和盖板被穿透，这是由于汽蚀所引起的破坏。

在实际运行中，有很多泵是由于汽蚀所破坏的。

汽蚀或汽蚀过程就是流动的液体产生气泡并随后发生破裂的过程。

当流体的绝对速度增加，由于流体的静压力下降，对于一定的温度下流体的某些特定质点来说，虽无热量自外部输入，但它们已经达到了汽化压力，使得质点汽化，并产生气泡。

沿着流道，如果流体的静压力随之再次升高，大于汽化压力，气泡就会迅速破裂，产生巨大的属于内向爆炸性质的冷凝冲击。

若气泡破裂不是发生在流动的液体里，而是发生在导流组件的壁面处，则汽蚀会导致壁面材料受到侵蚀。

当泵在汽蚀状态下运行时，即使没有发生壁面材料的侵蚀，也会发现此时泵的噪声增大，振动加剧，效率下降，以及扬程降低。

装置汽蚀余量：又称为有效的汽蚀余量。

装置汽蚀余量是由吸入装置提供的，在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。

国外称此为有效的净正吸头，即泵进口处（位置水头为零）液体具有的全水头减去汽化压力水头净剩的值，用NPSHa表示。

它的大小与装置参数及液体性质有关。

因为吸入装置的水力损失和流量的平方成正比，所以NPSHa随流量的增加而减小。

泵的汽蚀余量（NPSHr）和泵内流动情况有关，是由泵本体决定的。

NPSHr表征泵进口部分的压力降，也就是为了保证泵不发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。

即要求装置提供最小装置汽蚀余量。

国外称此为必需的净正吸头。

泵汽蚀余量的物理意义表示液体在泵进口部分压力下降的程度。

所谓必需的净正吸头，是指要求吸入装置必须提供这么大的净正吸头方能补偿压力降，保证泵不发生汽蚀。

泵汽蚀现象概述一、概述1893年，人们确认英国一台驱逐舰螺旋浆的破坏是汽蚀的结果，这就是汽蚀现象的首次发现。

之后，对螺旋桨、水轮机和水泵等水力机械的汽蚀问题进行了大量研究。

随着机器向高速的方向发展，汽蚀一直是水力机械中至关重要的问题。

(一)汽蚀的发生过程液体汽化时的压力为液体的汽化压力(饱和蒸汽压力)。

液体汽化压力的大小和温度有关。

温度越高，由于分子运动更为剧烈，其汽化压力越大。

20℃常温清水的汽化压力为233 8Pa(O．0238kgf／cm2)，而l00℃水的汽化压力l0l296Pa(1 033kgf/cm2)(一个大气压力)。

所以，常温(20℃)清水当压力降为233 8Pa时，就开始汽化。

可见，在一定温度下压力是促成液体汽化的外界因素。

液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡。

把这种产生气泡的现象称为汽蚀。

但是，气泡内的气体，实际上不完全是蒸汽，还包含着以溶解或核的形式存在的气体(主要是空气)。

液体中溶解的气体由于扩散而进入气泡中，将助长气泡的成长。

汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。

这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀的溃灭。

(二)汽蚀发生的阶段和种类汽蚀的发生可以分为以下几个阶段：l初生阶段用肉眼或其它手段检测出汽蚀的发生；2发达阶段初生阶段进一步发展，成为激烈发生的阶段；3终结阶段由于压力上升气泡消失的阶段。

汽蚀分为以下四种类型：l游离或移动汽蚀；2固定或附着汽蚀；3旋涡汽蚀；4振动汽蚀。

游离汽蚀是在流动的液体中产生气泡，同时在液体中成长，到高压处而渍灭。

固定汽蚀是在置于流动中的物体表面或流道边壁上形成空穴，并附着于壁面之上。

旋涡汽蚀是在旋涡中低压部分发生空穴。

在螺旋桨翼端发生的汽蚀就属于这种汽蚀。

振动汽蚀是在大振幅、高频压力脉动液体中发生的汽蚀。

进行材料汽蚀破坏实验常常利用这种汽蚀，通常在水力机械中并不多见。

在水力机械中往往同时发生移动汽蚀和固定汽蚀。

水泵的汽蚀实验一、实验目的1. 确定泵在工作范围内，流量Q 与NPSH c 、扬程H 与NPSH a 的关系，并绘制其关系曲线NPSH c -Q 、H-NPSH a 。

2. 掌握泵汽蚀原理、方法和技巧。

3. 学会使用实验设备、仪器仪表，掌握处理实验数据，得到正确的实验结果。

二、实验原理由泵的汽蚀理论可知，在一定转速和流量下，泵的必需汽蚀余量NPSH r 是一个定值。

但装置的有效汽蚀余量NPSH a 却随装置情况的变化而变化，因此可以通过改变吸入装置情况来改变NPSH a 。

当泵发生汽蚀时，NPSH a =NPSH r =NPSH c ，NPSH c 就是求得的临界汽蚀余量。

汽蚀实验宜采用改变水泵进出口阀门开度两个调节参数而使流量保持不变的方法进行实验，并规定在给定流量下实验扬程（或效率）下降（2+K/2）%时的NPSH a 值作为该流量下的NPSH c 值。

其中，K 为型式数。

型式数是一个无因次量，由下式定义：43)(602gH Q n K π=式中：n ——转速，r/min;Q ——泵设计工况点流量，m 3/s ； H ——泵设计工况点扬程，m ； g ——重力加速度，9.806m/s 2。

注：型式数按泵设计工况点计算。

在开式实验台上，改变泵进口节流阀的开度，实际上是改变吸入管路阻力，使NPSH a 改变，为了流量保持不变，同时也须调节出口阀门的开度。

三、实验装置及操作实验装置见下图。

汽蚀实验具体操作就是操作进、出管路上的两只球阀，操作时须配合同时调节，阀门的开闭切不可幅度大，因为汽蚀试验时，压力表、真空压力表非常灵敏。

四、实验数据的测量汽蚀实验要测取的参数有Q 、H 、n 和NPSH a ，其中Q 、H 、n 的测量与性能实验相同，主要是NPSH a 的测量。

1212/)(H gv g P P NPSH v amb a -+-=ρ 式中NPSH a ——有效汽蚀余量，m ；P amb ——环境大气压力，Pa （可查表）；P v —— 实验温度下的水汽化压力，Pa （可查表）； H 1——真空压力表读数，m ； ρ——液体密度，kg/m 3 （可查表）；ν1——液体入口平均流速，m/s 。

管道泵的汽蚀现象
1、管道泵的汽蚀现象：
管道排污泵运行过程中，如果管道泵泵内局部位置的压力低于该温度下水的饱和蒸气压力时，水体内的杂质、微小固体颗粒，或在液体、固体的接触面的缝隙中存在的气核，会迅速生长为肉眼可看见的空泡，空泡随水流到达高压区时，在周围水体的挤压作用下而溃灭，空泡的生成、溃灭过程涉及需多物理、化学现象，将产生噪声、振动，并对过流部件材料产生侵蚀作用。

2、管道泵汽蚀时产生的危害：
①会使管道排污泵性能恶化，汽蚀发生时将产生大量空泡，而水中含有大量空泡，会破坏水流的正常规律，使叶槽有效过流面面积减小，流动方向随之改变，能量损失增大，从而引起管道泵流量、扬程和效率的迅速下降，汽蚀严重时甚至会出现断流。

②管道泵会产生振动和噪声，汽蚀发生时，随着空泡的破裂和水流质点彼此间的撞击，以及高强度冲击力对管道泵的泵壳和叶轮的反复冲击，使管道泵产生振动和强
烈的噪声。

当汽蚀振动的频率与管道泵自身的振动频率接近时，可能会引起管道排污泵的共振，从而大大增加振动的幅度，导致机座和基础振动产生破坏，所以噪声和振动也是用来判断汽蚀是否发生和消失的主要依据之一。