泵的汽蚀余量和安装高度计算
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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。
泵的汽蚀余量计算公式以泵的汽蚀余量计算公式为标题,我们来探讨一下这个重要的计算公式。
泵的汽蚀余量是指泵在运行过程中能够承受的最大汽蚀程度,它是衡量泵运行安全性的重要指标。
当泵的汽蚀程度超过其汽蚀余量时,就会发生汽蚀现象,导致泵的性能下降甚至损坏。
因此,准确计算泵的汽蚀余量对于确保泵的正常运行至关重要。
泵的汽蚀余量计算公式如下:汽蚀余量 = H - Hs其中,H为泵的静水头,也就是泵入口处的液位高度;Hs为泵的汽蚀余量,是泵性能曲线上的汽蚀余量值。
在实际计算中,我们需要先测量或估算出泵的静水头H,这个值可以通过测量液位高度或使用水泵选型软件来获取。
而泵的汽蚀余量Hs则需要根据泵的性能曲线来确定。
泵的性能曲线是描述泵的性能参数随流量变化的曲线图,通常由泵的制造商提供。
性能曲线上的汽蚀余量值Hs对应着不同流量点上泵的汽蚀余量。
我们可以根据泵的性能曲线,找到所需流量下的汽蚀余量值Hs,然后代入计算公式即可得到泵的汽蚀余量。
在实际应用中,我们通常会将泵的汽蚀余量与泵的工作点进行比较,以判断泵是否存在汽蚀风险。
如果泵的汽蚀余量大于工作点对应的汽蚀程度,那么泵的运行是安全的。
反之,如果汽蚀余量小于工作点的汽蚀程度,就需要采取相应的措施,例如改变泵的进口高度、增加进口管道直径等,以减小汽蚀风险。
需要注意的是,泵的汽蚀余量并不是一个固定的数值,它随着泵的工况和运行条件的变化而变化。
因此,在不同的工作条件下,我们需要重新计算泵的汽蚀余量,并根据计算结果来调整泵的运行参数,以确保泵的安全运行。
泵的汽蚀余量计算公式是一种重要的工具,它能够帮助我们评估泵的运行安全性。
通过准确计算泵的汽蚀余量,并与实际工作点进行比较,我们可以及时发现并解决汽蚀问题,确保泵的正常运行。
希望本文能够对读者理解泵的汽蚀余量计算公式有所帮助。
汽蚀余量[]基本概念泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体,汽化的气泡在液体质点的撞击运动下,对叶轮等金属表面产生剥蚀,从而破坏叶轮等金属,此时真空压力叫汽化压力,余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。
单位用米标注,用(NPSH)r。
吸程即为必需汽蚀余量Δh:即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位用米。
吸程=标准大气压(10.33米)-临界汽蚀余量-安全量(0.5米)标准大气压能压管路真空高度10.33米。
[]汽蚀现象液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。
把这种产生气泡的现象称为汽蚀。
汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以致破灭。
这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
泵在运转中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因,抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。
在气泡凝结破裂的同时,液体质点以很高的速度填充空穴,在此瞬间产生很强烈的水击作用,并以很高的冲击频率打击金属表面,冲击应力可达几百至几千个大气压,冲击频率可达每秒几万次,严重时会将壁厚击穿。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。
水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外,还会产生噪声和振动,并导致泵的性能下降,严重时会使泵中液体xx,不能正常工作。
[]汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差,单位用米(水柱)标注,用(NPSH)表示,具体分为如下几类:NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量,越大越不易汽蚀;NPSHr——泵汽蚀余量,又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降,越小抗汽蚀性能越好;NPSHc——临界汽蚀余量,是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量;[NPSH]——许用汽蚀余量,是确定泵使用条件用的汽蚀余量,通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。
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。
泵汽蚀余量计算方法及计算公式
泵汽蚀余量是指泵在工作时避免因汽蚀而造成设备损坏的安全
余量。
计算泵汽蚀余量的方法和公式如下:
1. 根据NPSHr值计算,NPSHr(净正吸入压力余量)是指泵在
额定工况下所需的最小净正吸入压力,通常由泵的性能曲线给出。
NPSHr值可以通过实验测定或者由泵的制造商提供。
计算泵汽蚀余
量时,需要首先确定工作条件下的NPSHr值,然后结合系统设计工
况和液体性质等因素,计算出泵的实际NPSHa(净正吸入压力)值。
泵汽蚀余量即为NPSHa与NPSHr之差,通常建议保留一定的安全余量,以确保泵在工作时不会发生汽蚀。
2. 计算公式:泵汽蚀余量可以用以下公式进行计算:
NPSH余量 = NPSHa NPSHr.
在实际工程中,为了保证泵的正常运行和延长设备的使用寿命,通常建议在计算得到的泵汽蚀余量基础上增加一定的安全余量,具
体数值可根据实际情况和经验进行确定。
同时,还需要注意在计算
过程中考虑液体的温度、气体含量、管道阻力等因素对NPSH的影响,
以确保计算结果的准确性和可靠性。
总之,泵汽蚀余量的计算方法和公式是基于NPSH的理论和实验数据,通过对泵的实际工况和系统参数进行综合考虑,以确保泵在工作时不会受到汽蚀的影响,从而保证设备的安全运行。
汽蚀余量和泵的安装⾼度的关系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(NPSH available,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(NPSH required,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,也就是说要保证泵不发⽣汽蚀,必要条件是Δha>Δhr。
Δhr与泵的进⽔室、叶轮⼏何形状、转速和流量有关,也就是与泵性能相关,⽽与上述装置条件⽆关。
⼀般来讲Δhr不能准确计算,所以通常通过试验⽅法确定。
这时就引⼊临界汽蚀余量NPSHc (NPSH critical,Δhc),即试验过程泵刚好开始汽蚀时的汽蚀余量,此时Δha=Δhc=Δhr,这样即可确认Δhr。
⽽由于临界状况很难判断(因为此时性能可能并⽆⼤变化),按GB7021-86规定,临界Δhc这样确定:在给定流量情况下,引起扬程或效率(多级泵则为第⼀级叶轮)下降(2+k/2)%时的Δha值;或在给定扬程情况下,引起流量或效率下降(2+k/2)%时的Δha值。
k为⽔泵的型式数。
⽽以上均为理论值。
要保证⽔泵不发⽣汽蚀,引⼊允许汽蚀余量([NPSH],[Δh]),是根据经验⼈为规定的汽蚀余量,对于⼩泵[Δh]=Δhc+0.3m,⼤型⽔泵[Δh]=(1.1~1.3)Δhc。
最后⽔泵运⾏不产⽣汽蚀的必要条件是:装置有效汽蚀余量不得⼩于允许汽蚀余量,即Δha>=[Δh]。
泵的实际安装高度值允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度。
而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值,而是由泵制造厂家实验测定的值,此值附于泵样本中供用户查用。
位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质,操作条件为20℃及及压力为1.013×105Pa时的值,当操作条件及工作介质不同时,需进行换算。
1 输送清水,但操作条件与实验条件不同,可依下式换算Hs’=Hs+Ha- Hυ-10.33 +0.24=Hs+Ha-Hv-10.09Hs’-修正后的允许汽蚀余量Hs——水泵样本提供的允许汽蚀余量2 输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与实验条件不同时,需进行两步换算:第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1;第二步依下式将Hs1换算成H΄s2 汽蚀余量Δh对于油泵,计算安装高度时用汽蚀余量Δh来计算,即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位用米。
用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取,其值也用20℃清水测定。
若输送其它液体,亦需进行校正,详查有关书籍。
吸程=标准大气压(10.33米)-汽蚀余量-安全量(0.5米)标准大气压能压管路真空高度10.33米。
例如:某泵必需汽蚀余量为4.0米,求吸程Δh?解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米从安全角度考虑,泵的实际安装高度值应小于计算值。
当计算之Hg为负值时,说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。
例2-3 某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。
已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O,当地大气压为9.81×104Pa,液体在吸入管路中的动压头可忽略。
试计算:1 输送20℃清水时离心泵的安装;2 改为输送80℃水时离心泵的安装高度。
解:1 输送20℃清水时泵的安装高度已知:Hs=5.7mHf0-1=1.5mu12/2g≈0当地大气压为9.81×104Pa,与泵出厂时的实验条件基本相符,所以泵的安装高度为Hg=5.7-0-1.5=4.2 m。
泵的汽蚀与汽蚀余量泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体,汽化的气泡在液体质点的撞击运动下,对叶轮等金属表面产生剥蚀,从而破坏叶轮等金属,此时真空压力叫汽化压力,汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量,单位用米标注,用(NPSH)r。
吸程即为必需汽蚀余量Δh:即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位用米。
吸程=标准大气压(10.33米)-汽蚀余量-安全量(0.5米)标准大气压能压管路真空高度10.33米汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差,单位用米(水柱)标注,用(NPSH)表示,具体分为如下几类:NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量,越大越不易汽蚀;NPSHr——泵汽蚀余量,又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降,越小抗汽蚀性能越好;NPSHc——临界汽蚀余量,是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量;[NPSH]——许用汽蚀余量,是确定泵使用条件用的汽蚀余量,通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。
离心泵运转时,液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降,在叶片入口附近的K点上,液体压力pK最低。
此后由于叶轮对液体作功,液体压力很快上升。
当叶轮叶片入口附近的压力pK小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力pv时,液体就汽化。
同时,使溶解在液体内的气体逸出。
它们形成许多汽泡。
当汽泡随液体流到叶道内压力较高处时,外面的液体压力高于汽泡内的汽化压力,则汽泡又重新凝结溃灭形成空穴,瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来,造成液体互相撞击,使局部的压力骤然增加(有的可达数百个大气压)。
这样,不仅阻碍液体正常流动,尤为严重的是,如果这些汽泡在叶轮壁面附近溃灭,则液体就像无数个小弹头一样,连续地打击金属表面。
其撞击频率很高(有的可达2000~3000Hz),于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。
如若汽泡内夹杂某种活性气体(如氧气等),它们借助汽泡凝结时放出的热量(局部温度可达200~300℃),还会形成热电偶,产生电解,形成电化学腐蚀作用,更加速了金属剥蚀的破坏速度。
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).。
汽蚀余量与安装高度计算
汽蚀是指泵在运行过程中,由于压力变化而产生的蒸汽和气泡,造成流体流动的异常现象。
在泵的工作过程中,如果压力低于沸点压力,液体会快速蒸发形成气泡,气泡沿着流体流动的方向运动,当气泡进入高压区域时又会瞬间坍塌形成冲击波,这种冲击波会使金属表面受损。
这就是汽蚀现象的产生。
汽蚀余量是指泵进口压力与沸点压力之间的差值。
计算汽蚀余量的公式如下:
汽蚀余量=泵进口压力-沸点压力
安装高度是指泵进口与介质液面的相对高度,也可以理解为泵的吸入深度。
安装高度的计算需要考虑介质液面的位置和泵的位置。
如果介质液面高于泵的位置,安装高度是正值,反之则为负值。
在计算安装高度时,需要考虑以下几个因素:
1.介质液面的高度:介质液面高于泵位置时,安装高度为正值;反之为负值。
2.泵的位置:泵的位置越高,安装高度越低。
3.引水管道的长度和形式:长管道、管道形状变化或者有阻塞物会增加泵的吸入阻力,从而使安装高度增加。
根据以上因素
安装高度=介质液面高度-泵的位置-泵引水管道的压力损失
其中,泵引水管道的压力损失需要通过管道流体力学公式和管道摩擦系数来计算,这一部分的计算比较复杂,需要具体的管道参数,包括管道直径、长度、介质的流量和粘度等。
在实际工程中,通常需要进行模型试验或者借助计算机软件来进行精确的计算。
汽蚀和安装高度的计算对于泵的正常运行非常重要。
如果汽蚀余量较大或者安装高度过大,可能会导致泵的性能下降、易产生震动,甚至造成气蚀破坏。
因此,在选型和设计泵的时候,需要综合考虑介质的性质、泵的工作条件等因素,以确保泵的安全运行。
离心泵的安装高度与汽蚀现象一、离心泵的安装高度Hg允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是依据式计算的值,而是由泵制造厂家试验测定的值,此值附于泵样本中供用户查用。
位应留意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质,操作条件为20℃及及压力为1.013×105Pa时的值,当操作条件及工作介质不同时,需进行换算。
(1)输送清水,但操作条件与试验条件不同,可依下式换算Hs1=Hs+(Ha-10.33)-(Hυ-0.24)(2)输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与试验条件不同时,需进行两步换算:第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1;其次步依下式将Hs1换算成H’s汽蚀余量Δh对于油泵,计算安装高度时用汽蚀余量Δh来计算,即用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取,其值也用20℃清水测定。
若输送其它液体,亦需进行校正,详查有关书籍。
从平安角度考虑,泵的实际安装高度值应小于计算值。
又,当计算之Hg为负值时,说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。
例某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。
已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O,当地大气压为9.81×104Pa,液体在吸入管路中的动压头可忽视。
试计算:(1)输送20℃清水时泵的安装;(2)改为输送80℃水时泵的安装高度。
解:(1)输送20℃清水时泵的安装高度已知:Hs=5.7mHf0-1=1.5mu12/2g≈0当地大气压为9.81×104Pa,与泵出厂时的试验条件基本相符,所以泵的安装高度为Hg=5.7-0-1.5=4.2m。
(2)输送80℃水时泵的安装高度输送80℃水时,不能直接采纳泵样本中的Hs值计算安装高度,需按下式对Hs时行换算,即Hs1=Hs+(Ha-10.33)-(Hυ-0.24) 已知Ha=9.81×104Pa≈10mH2O,由附录查得80℃水的饱和蒸汽压为47.4kPa。
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。
自吸泵汽蚀余量与自吸高度自吸泵是一种常见的离心泵,具有自吸能力,可以在无液状态下启动,自动吸入液体并将其输送到所需位置。
但是,自吸泵在使用过程中可能会出现汽蚀现象,影响其正常工作。
因此,了解自吸泵汽蚀余量和自吸高度的概念和计算方法对于保证自吸泵的正常运行非常重要。
自吸泵汽蚀余量是指自吸泵在吸入液体时,液体中所含气体的最大体积分数。
当自吸泵吸入液体时,液体中的气体会在泵内形成气泡,随着液体的继续吸入,气泡会逐渐增大,直到达到一定大小时,气泡会破裂,产生气蚀现象。
汽蚀余量的大小取决于自吸泵的结构和工作条件,一般来说,汽蚀余量越大,自吸泵的抗汽蚀能力越强。
自吸高度是指自吸泵能够自动吸入液体的最大高度。
自吸高度的大小取决于自吸泵的结构和工作条件,一般来说,自吸高度越大,自吸泵的吸入能力越强。
自吸泵汽蚀余量和自吸高度的计算方法如下:1.汽蚀余量的计算方法汽蚀余量=(液体中所含气体的体积/液体的体积)×100%其中,液体中所含气体的体积可以通过实验测量得到,液体的体积可以通过液体的密度和质量计算得到。
2.自吸高度的计算方法自吸高度=(大气压力-液体蒸汽压力-泵内压力损失)/液体密度×重力加速度其中,大气压力和液体蒸汽压力可以通过气压计和蒸汽压力表测量得到,泵内压力损失可以通过泵的性能曲线和实验测量得到,液体密度可以通过实验测量得到,重力加速度为9.81m/s²。
总之,自吸泵汽蚀余量和自吸高度是自吸泵正常工作的重要参数,需要在设计和使用过程中进行合理计算和控制。
通过合理选择自吸泵的结构和工作条件,可以提高自吸泵的抗汽蚀能力和吸入能力,保证自吸泵的正常运行。
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。
即外因P0通过内因(真空)而起作用,二者缺一不可。
最理想的情况是在叶轮造成真空,不计流动过程的损失,泵在标准大气压下只能吸上10.33米,实际泵的吸上高度均在10米以下。
叶片入口处的压强P2和被输送液体在操作温度下的饱和蒸汽压Pv可用下面的等式表示:
P2ρg =Pv
ρg
+△ha----------1
ρ—被输送液体在操作温度下的密度,kg/m3 g—重力加速度,=9.81m/s2
△ha—气蚀安全量,一般取0.3米
在泵入口1和叶片2间作能量恒算:
P1ρg +v12
2g
=P2
ρg
+v22
2g
+bf
移项得
P1ρg +v12
2g
−P2
ρg
=v22
2g
+bf
左边3项为NPSHa, 有效气蚀余量,即NPSHa= P1
ρg +v12
2g
−P2
ρg
右边2项为NPSHr, 必需气蚀余量,即NPSHr= v22
2g
+bf 把公式1代入:
P1ρg +v12
2g
=Pv
ρg
+△ha+v22
2g
+bf
移项得:
P1ρg =Pv
ρg
+△ha+v22
2g
−v12
2g
+bf-----------2
在液面0和泵入口1间作能量恒算:
P0ρg =P1
ρg
+v12
2g
+Hg+Hf
Hg-------安装高度,m
Hf--------0-1之间的管道阻力损失移项得安装高度的计算公式:
Hg=P0
ρg
−
P1
ρg
−
v12
2g
−Hf
把2代入,得
Hg=P0
−
Pv
−△ha−(
v22
+bf)−Hf
Hg=P0
−
Pv
−△ha−NPSHr−Hf
在实验条件下,P0为一个工程大气压,即P0=9.81*10000Pa,并以20℃清水为介质进行实验,密度为998.2kg/m3,饱和蒸汽压力Pv=2334.6Pa.若条件改变时这些参数均须改变。
代入上面公式:
Hg=
98100
998.2∗9.81
−
2334.6
998.2∗9.81
−△ha−NPSHr−Hf
=10-0.24-NPSHr-0.3-Hf
=9.46- NPSHr-Hf
为了确保离心泵正常操作,将所测得(NSPH)c值加上一定的安全量作为必需汽蚀余量(NSPH)r,并列入泵产品样本,或绘于泵的特性曲线上。
1、根据装置的布置、地形条件、水位条件、运转条件、经济方案比较等多方面因素
2、考虑选择卧式、立式和其它型式(管道式、直角式、变角式、转角式、平行式、垂直式、直立式、潜水式、便拆式、液下式、无堵塞式、自吸式、齿轮式、充油式、充水温式)。
卧式泵拆卸装配方便,
3、易管理、但体积大,
4、需很大占地面积;立式泵,
5、很多情况下叶轮淹没在水中,
6、任何时候可以启动,
7、便于自动盍或远程控制,
8、并且紧凑,
9、安装面积小,10、价格较便宜。
3 、根据液体介质性质,确定清水泵,热水泵还油泵、化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵,或者采用不堵塞泵。
安装在爆炸区域的泵,应根据爆炸区域等级,采用防爆电动机。
4.振动量分为:气动、电动(电动分为220v电压和380v电压)。
5、根据流量大小,选单吸泵还是双吸泵:根据扬程高低,选单吸泵还是多吸泵,高转速泵
还是低转速泵(空调泵)、多级泵效率比单级泵低,当选单级泵和多级泵同样都能用时,宜选用单级泵。
6、确定泵的具体型号,采用什么系列的泵选用后,就可按最大流量,放大5%——10%余量后的扬程这两个性能主要参数,在型谱图或系列特性曲线上确定具体型号。
利用泵特性曲线,在横坐标上找到所需流量值,在纵坐标上找到所需扬程值,从两值分别向上和向右引垂线或水平线,两线交点正好落在特性曲线上,则该泵就是要选的泵,但是这种理想情况一般不会很少,通常会碰上下列几种情况:
A、第一种:交点在特性曲线上方,这说明流量满足要求,但扬程不够,此时,若扬程相差不多,或相差5%左右,仍可选用,若扬程相差很多,则选扬程较大的泵。
或设法减小管路阻力损失。
B、第二种:交点在特性曲线下方,在泵特性曲线扇状梯形范围内,就初步定下此型号,然后根据扬程相差多少,来决定是否切割叶轮直径,若扬程相差很小,就不切割,若扬程相差很大,就按所需Q、H、,根据其ns和切割公式,切割叶轮直径,若交点不落在扇状梯形范围内,应选扬程较小的泵。
选泵时,有时须考虑生产工艺要求,选用不同形状Q-H特性曲线。
通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线,实质上,离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式,通过实测求得。
特性曲线包括:流量-扬程曲线(Q-H),流量-效率曲线(Q-η),流量-功率曲线(Q-N),流量-汽蚀余量曲线(Q-(NPSH)r),性能曲线作用是泵的任意的流量点,都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程,功率,效率和汽蚀余量值,这一组参数称为工作状态,简称工况或工况点,离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点,最佳工况点一般为设计工况点。
一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。
在实践选效率区间运行,即节能,又能保证泵正常工作,因此了解泵的性能参数相当重要。