一、汽蚀的产生
当泵体充满液体后,叶轮旋转产生离心力,液体被甩向叶轮边缘,获得速度能量并排出。叶轮中心的压力降低,液体从泵的吸入口流向叶轮中心,形成持续的吸入和排出过程。如图1
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为什么水会不断的被吸入,是当水泵叶轮高速旋转之后在叶轮中心会形成负压(也就是平时说的真空),只有在负压低于标准大气压时候水流才会被大气压入。由于叶轮的高速旋转在中心处建立负压水被大气压入,然后叶轮高速旋转增压做功,通过泵的排出口将液体排出。有点拗口但只要理解就很简单。step2.思考我们常说的汽蚀现象是怎么形成的呢?原理:如果离心泵中心P1点低于饱和蒸汽压那边就会导致汽蚀的现象。 气泡的产生,当液体降低到汽化压力时候或者更低时候,液体会汽化产生气泡。气泡的破灭,当气体到达高压区时,蒸汽凝结,气泡破裂,气泡的消失导致产生局部真空,液体质点快速冲向气泡中心,质点相互碰撞,产生很高的局部压力。 如果气泡在金属表面如叶片上破裂凝结,则会使水以较大的力打击叶片金属表面,使叶片遭到破坏,并产生震动。那么汽蚀有何危害?泡破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏,氧气借助汽泡凝结时的放热,对金属有化学腐蚀作用。在上述双重作用下,叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏。通常受汽蚀破坏的部位多在叶轮出口附近和排液室进口附近,汽蚀初期,表现为金属表面出现麻点,继而表面呈现沟槽状、蜂窝状、鱼鳞状;严重时可造成叶片穿孔甚至叶轮破裂、酿成严重事故,严重影响了泵的使用寿命。
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饱和蒸汽压:饱和蒸汽压是指在一定温度下,某种物质的气相与其液相或固相处于平衡状态时所产生的气体压强。随着温度的升高,饱和蒸汽压会增大。例如,水的饱和蒸汽压在100摄氏度时等于一个大气压。饱和蒸汽压的变化与物质的状态(固态、液态)有关,液态的饱和蒸汽压通常大于固态的饱和蒸汽压。(1个 标准大气压P=101.3KPa)
那么如果把水的压力降低到2.3kpa时候,水的沸点温度只有20摄氏度,有兴趣的小伙伴可以保存一下2.1表 饱和水与饱和蒸汽表:(0-100°C按照温度排列)
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现在回归主题设计中来,船舶设计海水的基准温度32摄氏度,那么对应的饱和蒸汽压为(查表)取4.7KPa,那么有的小伙伴是不是认为我只要保证叶轮中心的负压大于4.7Kpa就不会形成汽蚀现象,
?现在下定论还早,且听老夫慢慢道来:你还要考虑泵的安装环境和其他要素即泵的有效汽蚀余量NPSHa。一般经验公式如下:
这个结果算下来NPSHa在8.3m 水柱左右,有兴趣的小伙伴可以验证一下。
别着急走,还有一个泵的性能参数没有介绍,泵的必须汽蚀余量NPSHr。
必须汽蚀余量NPSHr:泵的必须汽蚀余量是泵的特性,记住这个参数一般是厂家必须提供的数据。
要保证泵不气蚀,NPSHa必须大于NPSHr。具体大多少,各种不同形式的泵都有经验值,一般把泵的必须汽蚀余量增加0.5-1m的富余能头作为允许汽蚀余量。
四、 应对汽蚀的措施:
减小吸上高度或变净正吸入为灌注吸入(使吸口压力增大)降低吸入管阻力(采用粗而光滑的吸管,减少管路附件等)改进叶轮入口处形状(加大进口直径、加大叶片进口边的宽度、增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径、采用扭曲叶片、加设诱导轮)采用抗蚀材料(铝铁青铜、2Gr13、稀土合金铸铁、高镍铬合金)