水泵的汽蚀.docx

第五章水泵的汽蚀
主要内容
(一)水泵汽蚀的产生和危害
(二)水泵安装与产生汽蚀的关系
(三)水泵的汽蚀余量
(四)相似原理在汽蚀性能研究中的应用
(五)水泵抗汽蚀性能的改进

（一）水泵汽蚀的产生和危害
1、水泵汽蚀的产生过程
当水泵流道中的液体流动到某处的压力等于或低于相应的汽化压力Pv时，液体会发生汽化产生大量汽泡，当汽泡流动到高压区，在高压作用下迅速凝结而破裂，对流道表面材料形成极大的、反复的冲击，造成疲劳侵蚀或剥蚀，即为水泵汽蚀的产生过程。

２水泵汽蚀的危害
①噪声和振动
水泵发生汽蚀过程中，从水泵吸入口（低压区域）到出水口（高压区域），大量的汽泡将不断地产生、发展、凝结、破裂所带来的反复不断高速的冲击和极大的脉动力，会伴随着会引起严重的噪声和剧烈的振动。
②对水泵材料产生破坏
由于大量汽泡不断地产生、破裂带来高速冲击，形成极大脉动冲击力，反复不断作用在水泵流道表面，所谓“滴水穿石”，金属材料常常由于经受不起这种严峻考验而产生破坏或失效（P94图4-2）
③水力性能大幅下降（P94图4-3）
水泵发生汽蚀时由于大量汽泡堵塞流道的过流截面而使流量下降（流道越小越严重），同时改变了水流速度和方向，降低了流体从叶轮叶片所获能量，大大减小了水泵的扬程

(二)水泵安装与产生汽蚀的关系
水泵是否产生汽蚀与水泵安装高度直接相关，如图中所示Hg越大，泵入口S-S截面上的压力就会越低，则越容易发生汽蚀。显然，Hg不可能任意增大，一般应有个限定值，但作为用户又应该如何来确定Hg呢？
首先，以水面为基准列水面e–e至泵的进口s–s的“伯方”：

设，水池面积>>进口管截面面积，则Ｖe≈0,得：

上式称为几何安装高度理论计算式，当右端第一项Pe为大气压时，用户可知一般应Ｈg＜10m，但还必须确定出其他变量，才能具体求解Ｈg，其中：
Vs──水泵进口流速，可由运行工况点的流量确定。
hw──吸入管道的流动损失，由用户管路设计所确定。
Ps──水泵进口压力，与不同流量工况下的水泵自身的特性相关，用户难以确定。因此，应由生产厂向用户提供各种泵在不同流量下所对
应的值作为参考。
通常，生产厂通过试验测得泵在不同流量下
所对应的相对压力──真空度（也称真空高度），
用Hs表示（如图中所示的“Hs─Q”特性曲线），
即：

真空高度Hs实际上是一个发生汽蚀的临界值，为尽量避免发生汽蚀，生产厂提供给用户时应该留出一个安全量，国内水泵行业统一规定将试验所得Hs减去0.3m，即为泵的允许吸上真空度：

（参见“[Hs]─Q”曲线)，将［Ｈs］代入水泵的几何安装高度的理论求解式，用户就得到了允许几何安装高度：

泵安装高度设计所需注意的几个问题：
（1）将额定工况的真空高度留出0.3m的安全量后，再计算水泵的几何安装高度，是防止水泵在运行中发生汽蚀的前提条件吗？
由于［Ｈs］随Ｑv变化，故水泵的［Ｈg］也将随Ｑv变化，而实际上是不可能随着Qv的变化来改变安装高度的。所以，工程上为了在任何工况下均确保不发生汽蚀，就不能以额定流量工况，而必须取水泵的最大流量工况的［Ｈs］（最小值）进行计算。

（2）水泵一旦确定后，从用户方面如何提高［Ｈg］？
水泵一旦确定后，为尽可能提高［Ｈg］，从用户方面来说，可采取的尽可能提高［Ｈg］的措施：
①减小水平进口管路的长度；
②减少进口管路弯管和变径等；
③尽量增大进口管路的直径；
④其它能够降低进口流动损失hw和进口流速Vs的措施。

（3）当用户使用条件与标态偏离较大时，怎样才能确保水泵不会发生汽蚀？
国标规定生产厂应在标准状态条件下（水温20℃、标准大气压）进行水泵性能试验，当用户的当地的大气与水温条件与标态偏离较大时，必须进行修正才能确保水泵不会发生汽蚀（参见P96，公式4-5、表4-1、表4-2）。

注意：考试中不允许翻书，如果出现该类型题目，题中的条件中一定是已经给出了！务必注意。

(三)水泵的汽蚀余量
水泵是否会发生汽蚀，是关系到系统和设备能否正常运行和使用寿命，甚至是否会出现人身事故的大事。因此要在系统和设备的设计规划阶段做出正确分析判断，就必须从系统与设备两方面进行综合分析与研究，参见P100，图4-11，图中：

①由水泵吸入装置系统确定的有效余量⊿ha（m)：
水泵吸入口处单位重量液体所具有超过其汽化压力的富余能量值，其值取决于水泵吸入装置的阻力损失特性。显然⊿ha越大约好。

②由水泵入口流道自身确定的必需余量⊿hr（m)：
水泵吸入口处与水泵进口流道内的压力最低点处的压差，其值取决于水泵入口流道自身的阻力损失特性，显然⊿hr越小约好。

③由水泵自身和吸入装置系统共同确定的汽蚀余量⊿h（m)：
可见，水泵是否容易发生汽蚀（即⊿h的大小）是由系统与水泵共同决定的。

结论：有效