在了解汽蝕汽蝕現(xiàn)象前,我們來先看看液體的飽和蒸氣壓。
汽蝕現(xiàn)象是一種發(fā)生在水泵內部的腐蝕現(xiàn)象。當離心泵的進口壓力小于環(huán)境溫度下液體的飽和蒸氣壓時,液體中會有大量蒸汽溢出并與氣體混合形成許多小氣泡。當氣體到達高壓區(qū)時,壓力上升,蒸汽凝結,這些氣泡便破裂消失,導致產生局部真空,液體質點(即液體分子團)將快速沖向氣泡中心,質點的相互碰撞,會產生很高的局部壓力。如果氣泡在金屬表面(如葉片)上破裂凝結,則會以較大的力打擊葉片金屬表面,使其遭到破壞,并產生震動。這種現(xiàn)象稱為“汽蝕現(xiàn)象”。
當吸入端壓力低于液體的蒸汽壓時(下圖中的黃點),便有小蒸汽泡形成。當壓力上升時(下圖中的紅點),這些氣泡便破裂,并釋放出沖擊波。結果,葉輪可能被所釋放的能量損壞。
水泵產生汽蝕現(xiàn)象后:
會產生振動和噪音
過流部件的腐蝕破壞
其中,最常見的損壞部件就是葉輪。(葉輪的損壞率取決于材料的特性。在不同的葉輪材質中,不銹鋼比青銅的耐氣蝕性更強,青銅比鑄鐵的耐氣蝕性強)從而導致水泵的性能下降。
與之相關的一個重要水泵性能參數(shù),就是汽蝕余量( NPSH ),
汽蝕余量( Net Positive Suction Head ),也就是 NPSH 值,表示泵無法出現(xiàn)真空的程度。也是泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差,單位用米(水柱)標注。通常來說,就是將水吸至高出海平面10.33米的地方(見下圖)
NPSH 分為兩種: NPSHr 以及 NPSHa
NPSHr ( Net Positive Suction Head required )
●為泵汽蝕余量,又叫必須汽蝕余量或泵進口動壓降;
●是為了保證泵能夠長期穩(wěn)定正常工作所須保證的余量
●它由泵的水力模型和制造質量確定,是泵本身的一個性能參數(shù),
與泵的設計、進出口單向閥結構、液力端結構等等直接相關,與泵的安裝高度無關;
● NPSHr 越小抗汽蝕性能越好。
NPSHa ( Net Positive Suction Head available )
●為裝置汽蝕余量,又叫有效汽蝕余量;
●是系統(tǒng)裝置能夠為泵提供的可用余量;
●它與裝置系統(tǒng)的源頭壓力、系統(tǒng)管路參數(shù)和走向布置、物料在管路中的流量和流速有關,與泵的安裝高度密切相關:安裝高度越
高, NPSHa 越低
● NPSHa 越大越不容易汽蝕。
為保證泵的長期穩(wěn)定運行,NPSHa與NPSHr的關系須為:NPSHa>NPSHr
一個計算案例:
天津某鍋爐供熱廠采用 LS 泵從熱水爐抽熱水,水溫為80度。假設該 LS 泵的必需汽蝕余量為3米,水泵安裝位于鍋爐熱水液面上方2米,抽水管路損失為1米水頭。那么這樣的設計合理嗎?
在泵的必須汽蝕余量( NPSHr )一定的情況下,提高進液裝置有效汽蝕余量( NPSHa )的常見措施有哪些呢?
1.提高壓力源頭
●增加溶液箱高度;
●增加溶液箱內壓力:
2.減少壓力損失
●增大管徑或縮短管路長度;
●增大單向閥尺寸;
●采用 HPD 泵頭或柱塞泵頭;
●在泵入口附近加裝豎直立管;
●采用低速泵或多頭泵;
3.其他
●降低物料溫度,使蒸氣壓降低;
●加熱物料,使粘度降低;
●選擇壓力限低的泵頭;
選型及安裝時,需要考慮 NPSH 影響的情況有哪些呢?
●吸入提升安裝(液位低于泵吸入口)時;
●液體質地為高分子聚合物的粘性物料時;
●需要部署長距離管線時;
液體質地為揮發(fā)性物料時;
●液體質地為高溫物料時 etc .
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