水泵的汽蚀和安装高程的确定

泵的安装高度和汽蚀余量的关系1. 泵的基本概念首先，咱们得搞清楚“泵”是什么。

简单来说，泵就是一种用来移动液体的机器，想象一下，像你家里的水龙头，它的工作原理就像泵一样，把水从地下抽上来。

而泵的“安装高度”就是指泵的进水口和水源之间的高度差，通常用来衡量泵的有效工作范围。

你想象一下，如果泵的位置高高在上，而水源在下面，它就得拼命往上抽水，压力得大得吓人。

2. 汽蚀余量的神秘面纱2.1 什么是汽蚀？那么，什么是汽蚀余量呢？这是个听起来有点吓人的术语，其实就是指泵在工作过程中，液体压力低到让液体变成气泡的那种状态。

就好比你喝可乐，瓶子里突然冒出很多气泡，你以为是可乐在开party，其实那是气泡的形成。

泵在运行的时候，如果出现汽蚀，不仅会让工作效率降低，还可能导致泵的损坏，真是个麻烦。

2.2 汽蚀余量与安装高度的关系而且，这汽蚀余量跟泵的安装高度关系密切。

高度越高，泵的工作压力就越低，导致汽蚀的风险也就越大。

说白了，泵越高，越容易“抽风”，气泡就像蚊子一样飞出来，真是让人心烦。

所以，在选择泵的安装高度时，得考虑到这一点，不能盲目追求高大上，最后把自己搞得一团糟。

3. 如何选择合适的安装高度3.1 计算汽蚀余量那咱们该如何选择合适的安装高度呢？首先，得计算一下汽蚀余量。

这个过程可不是随便算算就完事的，得考虑泵的类型、液体的特性、工作条件等一系列因素。

如果你觉得这个计算麻烦，不妨借助一些工具，省时省力。

记得，汽蚀余量要大于零，才能确保泵能够稳定工作，否则就别怪泵跟你“闹别扭”了。

3.2 安装高度的实际案例再来给你讲个小故事，之前有个朋友家里装了个泵，心想着越高越好，结果一装好，泵就开始“咕咕”叫，液体根本上不来，差点把他气得跳脚。

后来请了专业人士一看，发现泵的安装高度太高了，根本达不到有效的汽蚀余量。

最后，重新调整高度，结果泵就像换了个新机器，水流畅通无阻，朋友也是松了一口气，真是个成功的转折。

4. 小结总之，泵的安装高度与汽蚀余量的关系就像你我生活中的那些小细节，忽视了可就麻烦大了。

一、气蚀的发生过程液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。

20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。

可见，一定温度下的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气蚀。

气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。

这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。

为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。

浅释如下：当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。

汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。

一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。

反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。

这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）.二、泵安装高度的计算：泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。

第四章 水泵的汽蚀与安装高程确定本章重点：通过本章的学习，要求学员熟练掌握汽蚀的定义和分类及防治措施、用允许吸上真空高度和允许汽蚀余量计算水泵的安装高度等。

掌握汽蚀的作用方式及危害等。

了解汽蚀性能参数、汽蚀基本方程和汽蚀相似率及汽蚀比转数等。

第一节 水泵的汽蚀及其防治措施有关叶片泵性能的阐述，都以吸水条件符合要求为前提，吸水性能是确定水泵安装高程和进水建筑物设计的依据，而汽蚀是影响水泵安装高程的重要因素。

叶片泵安装高程的确定，是泵站设计中的一个重要内容。

水泵的安装高程是确定泵房各部位高程的基准高程。

水泵安装得过低会增大泵房土建投资和施工的难度；过高又会引起水泵工作流量和效率的大幅度降低，甚至不能工作。

如何结合水泵汽蚀问题，合理地处理水源水位变幅和水泵吸水性能之间的关系是泵站设计中的重要课题。

在泵站运行中，也有很多问题出自于水泵的吸水性能。

因此，对于叶片泵吸水性能，必须予以高度重视。

一、定义由于某种原因，使水力机械低压侧的局部压强降低到水流在该温度下的汽化压强（饱和蒸汽压强）以下，引起汽泡（汽穴）的发生、发展及其溃灭，造成过流部件损坏的全过程，就叫做汽蚀。

二、作用方式（一）机械剥蚀 在产生汽蚀过程中，由于水流中含有大量汽泡，破坏了水流的正常流动规律，改变了水泵内的过流面积和流动方向，因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏，能量损失增加，从而引起水泵的流量和效率的迅速下降，甚至达到断流状态。

这种工作性能的变化，对于不同比转数的水泵有着不同的影响。

低比转数离心泵叶槽狭长，宽度较小，当汽蚀开始后，汽泡区从叶槽进口部位迅速扩展到叶槽的整个宽度，引起水流断裂，水泵性能曲线呈急剧下降的形状，如图4—1—1 (c )所示。

对于中、高比转数的离心泵和混流泵，由于叶轮槽道较宽，当脱流产生时，先在叶槽的某一部分，而不是叶槽的全部截面，只有在脱流区继续发展时，才会布满全部叶槽，在出现断裂状况之前，其性能曲线首先比较缓慢地下降，最后才迅速直线下降，如图4—1—1 (b )所示。

离心泵的气蚀与允许安装高度的计算
离心泵的吸入是靠吸入液面与吸入口之间的压差完成的。

吸入管路越高，吸上高度越大，则吸入口处的压力越小。

当吸入口处的压力小于被输送液体的饱和蒸气压时，液体将会发生汽化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在旋转叶轮的作用下，进入高压区，气泡在高压作用下，又凝结为液体，由于原气泡位置的空出造成局部真空，使周围液体在高压的作用下，迅速填补原气泡空间，这种冲击频率很高，每秒钟甚至达到上千次，冲击强度达到数百个大气压，这种冲击可能造成叶轮、泵壳体损坏。

这种现象称之为离心泵的气蚀现象，可以看到气蚀的危害是很大的。

要从根本上避免气蚀现象，最好的办法就是限制泵的安装高度。

避免离心泵发生气蚀现象发生的最大高度，称为允许安装高度，也称之为吸上高度。

是指泵的吸入口与吸入面之间最大垂直距离，用符号Hg表示。

式中，Hg为允许安装高度，m；P0为吸入液面压力，Pa；p1为吸入口允许的最低
压力，Pa；u1为吸入口的流速，m/s；ρ被输送液体的密度，kg/m3；为流
体流经吸入管的阻力，m。

离心泵允许安装高度通常用允许气蚀余量来计算。

允许气蚀余量是指离心泵在保证不发生气蚀的前提下，泵吸入口处动压头与静压头之和比被输送液体的饱和蒸气压头高出的最小值，一般用△h表示。

将上式代入伯努利方程可得：
式中：△h为允许气蚀余量，可以由泵的性能表查到，单位为m；p是操作温度下
首先通过表查得50℃的饱和蒸气压为12.34kPa，水的密度为998.1kg/m3，已知p0为100kPa，△h允为2m，为2m，那么
= 4.95m
因此泵的安装高度不应高于4.95m。

水泵的汽蚀余量和安装高度一、气蚀的发生过程：液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。

20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。

可见，一定温度下的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气蚀。

气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。

这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。

为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。

浅释如下：当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。

汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。

一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。

反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。

这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）.二、泵安装高度的计算：泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。

泵的汽蚀余量和安装高度的计算一、气蚀的发生过程液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。

20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。

可见，一定温度下的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气蚀。

气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。

这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。

为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。

浅释如下：当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。

汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。

一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。

反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。

这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）.二、泵安装高度的计算：泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。

泵的必须汽蚀余量与安装高度泵的必须汽蚀余量与安装高度，这听起来像是个让人抓狂的工程问题，咱们可以轻松聊聊这个话题。

先说说什么是汽蚀，简单来说，就是泵在工作的时候，液体里的压力降得太低，导致液体开始冒泡，形成气泡。

这气泡可不是什么可爱的泡泡，它们可会在泵的内部造成损害，像个无形的“小恶魔”，偷偷破坏你辛辛苦苦装好的设备，真是让人心疼啊。

想象一下，你家里那台洗衣机，洗得正欢，突然间“哗哗”几声，水流开始变得不稳定，没水了，泡泡冒出来。

哎呀，那可真是尴尬！泵也一样，当它的汽蚀余量不够时，就像在干旱的沙漠中找水喝，越渴越疯狂，反而越容易出问题。

所以，选择合适的安装高度，真的是关键中的关键。

再说说安装高度，有些朋友可能会觉得这跟我有什么关系，我又不是工程师。

可实际上，安装高度就像你出门前穿的鞋，太高太矮都不行。

想象一下，穿着高跟鞋去爬山，脚下的路岂不是难走得要命？同理，泵的安装高度必须和液体的来源、流量需求、还有环境因素都要考虑到。

这样才能确保泵在工作时不会像小猫见到狗一样，紧张得冒泡。

要是泵的安装高度设置得不对，可能就会像马虎的厨师，结果做出的菜只能叫“奇葩”。

泵的进口可能会被空气干扰，导致汽蚀现象发生，结果就是设备疲劳，使用寿命大打折扣，真是心累。

而且这可不是小事，搞不好连厂里的生产进度都得受到影响，这就让人心急如焚了。

好啦，咱们说说如何避免这种糟心事儿。

确保泵的安装高度在设计范围内。

这就好比你买衣服要看尺码，不能随便挑一件，得选合适的。

这个高度一般来说是根据液体的特性、流量的需求和环境条件来综合考虑的。

比如，若是要抽取深井里的水，肯定得装得低点，不然泵就得拼命“喝水”，还容易“憋气”。

想象一下，小泵一口气憋到真是忍无可忍，最后要么溅得满脸水，要么就是不干脆自杀式的“罢工”。

要注意泵的吸入管道，管道的长度和角度都很重要，长了就像在山路上开车，得慢慢来；弯得多了，液体的流动就受阻，汽蚀的风险自然就上来了。

水泵的汽蚀余量和安装高度一、气蚀的发生过程：液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。

20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。

可见，一定温度下的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气蚀。

气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。

这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。

为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。

浅释如下：当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。

汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。

一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。

反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。

这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）.。

精心整理先说一下各种汽蚀余量的概念：NPSH ，汽蚀余量，是水泵进口的水流能量相对汽化压力的富余水头。

要谈允许汽蚀余量的由来，首先讲NPSH 的一种：有效汽蚀余量NPSHa （NPSHavailable ，也有以Δha 表示），取决于进水池水面的大气压强、泵的吸水高度、进水管水头损失和水流的工作温度，这些因素均取决于水泵的装置条件，与水泵本身性能无关，所以也有叫装置汽蚀余量的。

NPSHr （NPSHrequired ，Δhr），必需汽蚀余量。

由上所述，在一定装置条件下，有效汽蚀余量Δha 为定值，此时对于不同的泵，有些泵发生了汽蚀，有些泵则没有，说明是否汽蚀还与泵的性能有关。

因为Δha 仅说明泵进口处有超过汽化压力的富余能量，并不能保证泵内压力最低点（与泵性能有关）的压力仍高于汽化压力。

将泵内的水力损失和流速变化引起的压力降低值定义为必须汽蚀余量Δhr，NPSHc （，这样规定，临界k/2)%时的式数。

如同测Δhc~Q 1 一般可达15～25m/s 。

液体离开叶轮进入泵壳后，由于泵壳中流道逐渐加宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高。

液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管路，输送至所需的场所。

当泵内液体从叶轮中心被抛向外缘时，在中心处形成了低压区，由于贮槽内液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在此压差的作用下，液体便经吸入管路连续地被吸入泵内，以补充被排出的液体，只要叶轮不停的转动，液体便不断的被吸入和排出。

由此可见，离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮，液体在离心力的作用下获得了能量以提高压强。

通常在吸入管路的进口处装有一单向底阀，以截留灌入泵体内的液体。

另外，在单向阀下面装有滤网，其作用是拦阻液体中的固体物质被吸入而堵塞管道和泵壳。

启动与停泵：灌液完毕后，此时应关闭出口阀后启动泵，这时所需的泵的轴功率最小，启动电流较小，以保护电机。

启动后渐渐开启出口阀。