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给客户技术交流的教材,离心泵的气蚀和气缚; kkk- 2011/07/12
发布日期:2011-7-13    浏览量:2419

 离心泵的主要过流部件有吸水室、叶轮和压水室。吸水室位于叶轮的进水口前面,起到把液体引向叶轮的作用;压水室主要有螺旋形压水室(蜗壳式)、导叶和空间导叶三种形式;叶轮是泵的最重要的工作元件,*流部件的心脏,叶轮由盖板和中间的叶片组成。

        离心泵工作前,先将泵内充满液体,然后启动离心泵,叶轮快速转动,叶轮的叶片驱使液体转动,液体转动时依靠惯性向叶轮外缘流去,同时叶轮从吸入室吸进液体,在这一过程中,叶轮中的液体绕流叶片,在绕流运动中液体作用一升力于叶片,反过来叶片以一个与此升力大小相等、方向相反的力作用于液体,这个力对液体做功,使液体得到能量而流出叶轮,这时液体的动能与压能均增大。

       离心泵依靠旋转叶轮对液体的作用把原动机的机械能传递给液体。由于离心泵的作用液体从叶轮进口流向出口的过程中,其速度能和压力能都得到增加,被叶轮排出的液体经过压出室,大部分速度能转换成压力能,然后沿排出管路输送出去,这时,叶轮进口处因液体的排出而形成真空或低压,吸水池中的液体在液面压力(大气压)的作用下,被压入叶轮的进口,于是,旋转着的叶轮就连续不断地吸入和排出液体。

泵的汽蚀:  在液流和液力机械中,经常会发生汽蚀现象,从血液流动直到水轮机和船舶螺旋桨,都会发生汽蚀。 基本过程 当流道内局部地方液流压力降低到某极限值(目前多用汽化压力)时,液流发生空泡,这些充满着气体或蒸汽 的空泡很快膨胀、扩大并随液流行至较高的压力区又迅速凝缩、溃灭。同时伴有噪音、振动甚至对流道材料产生侵 蚀作用的全过程称为汽蚀现象。 如果液体中没有汽蚀核子,液体能承受15000大气压的张力,而不会发生汽蚀。但实际上水流不是纯的。 汽蚀初生后首先随着压力降低而膨胀,进入高压区后经过2-3次收缩——反弹膨胀,汽蚀扁化、凹陷,最终液 体以射流形式穿透空泡。微观射流的冲击速度可能超过1000m/s。汽泡寿命周期约0.003s。 汽泡破裂过程中伴随着高温高压等复杂的现象。 汽泡周围液体的温度可高达500-800℃。压力达10000大气压。同时,产生一种“声致冷光”。
泵的汽蚀现象解释以及防止的几种措施
    
一、汽蚀现象泵技术 
    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。 
    离心泵在运转中,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中断,不能正常工作。 
    二、离心泵汽蚀基本关系式 
    离心泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此,研究汽蚀发生的条件,应从泵本身和吸入装置双方来考虑,泵汽蚀的基本关系式为 
    NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa 
    NPSHrNPSHc——泵开始汽蚀 
    NPSHaNPSHa>NPSHrNPSHc——泵无汽蚀式中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。 
    三、防止发生汽蚀的措施 
    欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa,使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下: 
    1.减小几何吸上高度hg(或增加几何倒灌高度); 
    2.减小吸入损失hc,为此可以设法增加管径,尽量减小管路长度,弯头和附件等; 
    3.防止长时间在大流量下运行; 
    4.在同样转速和流量下,采用双吸泵,因减小进口流速、泵不易发生汽蚀; 
    5.离心泵发生汽蚀时,应把流量调小或降速运行; 
    6.离心泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响; 
    7.对于在苛刻条件下运行的泵,为避免汽蚀破坏,可使用耐汽蚀材料。
泵的气傅:当泵壳内存有空气,因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而,贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内,即离心泵无自吸能力,使离心泵不能输送液体,此种现象称为“气缚现象”。
防止离心泵的气缚现象
气缚是指在启动泵前泵内没有灌满被输送的液体,或在运转过程中泵内渗入了空气,因为气体的密度小于液体,产生的离心力小,无法把空气甩出去,导致叶轮中心所形成的真空度不足以将液体吸入泵内,尽管此时叶轮在不停的旋转,却由于离心泵失去了自吸能力而无法输送液体,这种现象称为气缚。
        离心泵启动前没灌泵、进空气、液体不满或介质大量汽化,这时离心泵出口压力大幅度下降并激烈地波动,这现象称为抽空。表现在性能上是出口压力趋于零或接近泵的入口压力。泵内接触的零件和机械密封的摩擦不因干摩擦或半干摩擦而产生磨损失效。
         离心泵是靠离心力的作用把水送出去的,叶轮把水向外甩,中心形成真空,在作业过程中,有时会出现抽空到现象。抽空的时间持续的过长,就会对离心泵造成很大的损害,所以,要尽量避免这种情况发生

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