( 封面圖:水泵氣蝕計算方法及改進氣蝕性能的辦法 )
? ? ? ?水泵的氣蝕一直是困擾水泵用戶及水泵設計及生產廠家的問題,如果使水泵獲得更好的氣蝕性能是水泵行業永恒的話題之一,本期話題 ,由長沙水泵廠通過水泵氣蝕的一系列現象作些初步的分析,帶您了解水泵氣蝕的計算方法及探討改進氣蝕性能的辦法,希望能對廣大朋友們有一些啟發。
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1、水泵的氣蝕余量NPSH。中開式離心水泵
? ? ? ?由于葉輪機械中流體運動的復雜性,很難從理論上計算出流場中何處可能出現氣蝕,再加上氣蝕現象不僅僅取決于流體的流動特陛,還取決于流體本身的熱力學 性質,所以,更難于從理論上提出氣蝕發生的判 據。因此,在實踐中往往是采用經驗加實驗的辦法 來提出氣蝕判據。水泵的氣蝕余量概念即是其中的重要判據之一,它既具有一定的理論意義,又是產品驗收的標準之一。
? ? ? ?水泵氣蝕余量有兩個概念:其一是與安裝方式有關,稱有效的氣蝕余量NPSH.,它是指水流經 吸入管路到達泵吸入口后所余的高出臨界壓力能 頭的那部分能量,是可利用的氣蝕余量,屬于“用戶參數”;其二是與泵結本身有關,稱必需的氣蝕余量NPSHR,它是流體由泵吸入口至壓力最低處 的壓力降低值,是臨界的氣蝕余量,屬于“廠方參數”。要確保水泵在運行中不氣蝕,必須在安裝上保證NPSHA≥K×NPSHR,(K為安全裕量),而后者由制造廠所保證。從這個意義上看,降低水泵氣蝕 余量的意義在于保證水泵的絕對提水高度,滿足 使用要求。 如圖2所示,一般采用下列公式來計算氣蝕余量
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式中:P0為下游壓力;Py為臨界壓力;Hs2為 安裝高度;∑h3為吸入管路流動損失,包括閥門、 彎頭等處的損失。
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圖2泵氣蝕余量的計算
? ? ? ?由上式可以看出,NPSH。是一種能量儲備, 較小的NPSH。可使得安裝高度H。較大,這是有利的。
? ? ? ?式中:V1為葉片進口絕對速度;入1為絕對速 度變化及流動損失引起的壓降系數,稱絕對速度的不均勻系數;W1為葉片進口相對速度;入2為流體繞流葉片頭部引起的壓降系數,稱葉片的氣蝕系數。 由上式可以看出,NPSHR僅與泵本身的運動 特性有關。對設計者而言,要求NPSH。盡可能小,以使得泵在安裝上有較充裕的氣蝕儲備。
2、 NPSHR的分析。
? ? ? ?顯然,NPSHR的大小取決與泵吸入口出流體運動的能量損失。由于流程較 短,這種損失主要體現為流動局部損失。有如下幾方面的因素:
? ? ? ?2.1泵吸入口到葉輪進口流道收縮, 流速增加而產生的壓力損失以及流體運動自軸向 變為徑向,轉彎處流場不均勻而產生壓力損失;
? ? ? ?2.2流速變化引起的流動損失,體現為壓力降低;
? ? ? ?2.3流體繞流葉片進口緣產生的能量損失;
? ? ? ?2.4葉片厚度排擠作用使得進口速度增加而產生壓力 損失;
? ? ? ?2.5非設計工況下運行流體在葉片前緣產 生的沖擊損失;
? ? ? ?2.6葉輪鑄造質量不佳、流道表面 不平所致流動粘性損失。
? ? ? ?在上面幾方面的因素之中,難以完全避免的是前兩項;而后幾項則可以通過改進設計及制造質量來使之減少。