( 封面圖:水泵氣蝕計(jì)算方法及改進(jìn)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(shè)計(jì)及生產(chǎn)廠家的問題,如果使水泵獲得更好的氣蝕性能是水泵行業(yè)永恒的話題之一,本期話題 ,由長(zhǎng)沙水泵廠通過水泵氣蝕的一系列現(xiàn)象作些初步的分析,帶您了解水泵氣蝕的計(jì)算方法及探討改進(jìn)氣蝕性能的辦法,希望能對(duì)廣大朋友們有一些啟發(fā)。
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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(jī)械中流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,很難從理論上計(jì)算出流場(chǎng)中何處可能出現(xiàn)氣蝕,再加上氣蝕現(xiàn)象不僅僅取決于流體的流動(dòng)特陛,還取決于流體本身的熱力學(xué) 性質(zhì),所以,更難于從理論上提出氣蝕發(fā)生的判 據(jù)。因此,在實(shí)踐中往往是采用經(jīng)驗(yàn)加實(shí)驗(yàn)的辦法 來提出氣蝕判據(jù)。水泵的氣蝕余量概念即是其中的重要判據(jù)之一,它既具有一定的理論意義,又是產(chǎn)品驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)之一。
? ? ? ?水泵氣蝕余量有兩個(gè)概念:其一是與安裝方式有關(guān),稱有效的氣蝕余量NPSH.,它是指水流經(jīng) 吸入管路到達(dá)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(shù)”;其二是與泵結(jié)本身有關(guān),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(shù)”。要確保水泵在運(yùn)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(gè)意義上看,降低水泵氣蝕 余量的意義在于保證水泵的絕對(duì)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(jì)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(dòng)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(jì)算
? ? ? ?由上式可以看出,NPSH。是一種能量?jī)?chǔ)備, 較小的NPSH??墒沟冒惭b高度H。較大,這是有利的。
? ? ? ?式中:V1為葉片進(jìn)口絕對(duì)速度;入1為絕對(duì)速 度變化及流動(dòng)損失引起的壓降系數(shù),稱絕對(duì)速度的不均勻系數(shù);W1為葉片進(jìn)口相對(duì)速度;入2為流體繞流葉片頭部引起的壓降系數(shù),稱葉片的氣蝕系數(shù)。 由上式可以看出,NPSHR僅與泵本身的運(yùn)動(dòng) 特性有關(guān)。對(duì)設(shè)計(jì)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(chǔ)備。
2、 NPSHR的分析。
? ? ? ?顯然,NPSHR的大小取決與泵吸入口出流體運(yùn)動(dòng)的能量損失。由于流程較 短,這種損失主要體現(xiàn)為流動(dòng)局部損失。有如下幾方面的因素:
? ? ? ?2.1泵吸入口到葉輪進(jìn)口流道收縮, 流速增加而產(chǎn)生的壓力損失以及流體運(yùn)動(dòng)自軸向 變?yōu)閺较?,轉(zhuǎn)彎處流場(chǎng)不均勻而產(chǎn)生壓力損失;
? ? ? ?2.2流速變化引起的流動(dòng)損失,體現(xiàn)為壓力降低;
? ? ? ?2.3流體繞流葉片進(jìn)口緣產(chǎn)生的能量損失;
? ? ? ?2.4葉片厚度排擠作用使得進(jìn)口速度增加而產(chǎn)生壓力 損失;
? ? ? ?2.5非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行流體在葉片前緣產(chǎn) 生的沖擊損失;
? ? ? ?2.6葉輪鑄造質(zhì)量不佳、流道表面 不平所致流動(dòng)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(xiàng);而后幾項(xiàng)則可以通過改進(jìn)設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量來使之減少。