什么是氣蝕?
當泵內液體的局部壓力降至臨界壓力時,液體中會產生氣泡。氣蝕是氣泡聚集、運動、分裂和消除的全過程。臨界壓力通常接近汽化壓力。
氣蝕的危害是什么?
過流部件腐蝕
腐蝕有兩個原因:
一是氣泡破裂時的高頻率(600 ~ 25000赫茲)沖擊和高達49兆帕的壓力造成金屬表面的機械剝蝕。
第二是由于蒸發(fā)過程中釋放的熱量和溫差電池作用引起的水解。產生的氧氣氧化金屬并引起化學腐蝕。
泵性能下降
當泵發(fā)生氣蝕時,葉輪中的能量交換被干擾和破壞。外部特性顯示為Q-H曲線、Q-P和Q-η曲線線下下降。在嚴重的情況下,泵中的流量將被中斷,無法工作。
對于低比轉速,由于葉片空間流道又窄又長,一旦發(fā)生氣穴現(xiàn)象,氣泡將充滿整個流道,性能曲線將突然下降。
對于中高特定速度,流道是短而寬的,因此氣泡需要從產生到發(fā)展到完全充滿流道的過渡過程。相應的性能曲線開始緩慢下降,然后在急劇下降之前增加到某個值流量。
在離心泵中最有可能發(fā)生氣蝕的地方
在葉輪曲率最大的前蓋板處,靠近葉片入口邊緣的低壓側;
蝸形隔板舌的低壓側和擠壓室中入口邊緣附近的導葉;
葉尖外圓與無前蓋板的高比轉數(shù)葉輪殼體和葉尖低壓側之間的密封間隙;
多級泵中的第一級葉輪。
提高抗氣蝕能力的措施
1.提高離心泵抗氣蝕性能的措施
改進從泵的吸入口到葉輪附近的結構設計。增加流通面積;葉輪蓋板入口部分的曲率半徑增加,以減少液體流的急劇加速和減壓。適當減小葉片入口的厚度,并使葉片入口變圓以使其接近流線型,也可以減少葉片頭部周圍流動的加速和減壓。提高葉輪和葉片進口部分的表面光潔度,以減少阻力損失;葉片入口邊緣延伸到葉輪入口,從而液體流提前接收功,并且壓力增加。
采用預感應輪使液流在預感應輪中提前做功,以增加液流的壓力。
如果采用雙吸葉輪,使氣流同時從葉輪進入兩側流出,則入口橫截面將加倍,入口流速將加倍。
設計工況采用稍大的正沖擊角來增加葉片進口角,減少葉片進口處的彎曲,減少葉片堵塞,增加進口面積。改善大流量下的工作條件,減少流量損失。但是,正沖擊角不能太大,否則會影響效率。
使用抗氣蝕材料。實踐表明,材料的強度、硬度和韌性越高,化學穩(wěn)定性越好,抗氣蝕能力越強。
2、提高進液裝置有效氣蝕余量的措施
增加泵前儲液罐的液位壓力,以增加有效氣蝕余量。
降低抽吸裝置泵的安裝高度。
將上部抽吸裝置改為回流裝置。
減少泵前管道的流量損失。例如,在要求的范圍內盡可能縮短管道,降低管道中的流速,減少彎頭和閥門,盡可能增加閥門開度。
降低泵入口處工作介質的溫度(當輸送工作介質接近飽和溫度時)。
上述措施可根據(jù)泵的選型、材料選擇、泵的使用地點等條件進行綜合分析并適當應用。
氣蝕余量和吸力
當泵工作時,由于一定的真空壓力,液體將在葉輪入口處產生蒸汽。在液體顆粒的沖擊運動下,汽化的氣泡會腐蝕金屬表面,如葉輪,從而損壞金屬表面,如葉輪。此時的真空壓力稱為汽化壓力,氣蝕余量指的是泵入口處單位重量液體的過剩能量超過汽化壓力,該單位用米和(NPSH)表示
吸入沖程要求氣蝕余量δh:即允許泵吸入液體的真空度,即泵的允許安裝高度,單位為米。吸力=標準大氣壓(10.33米)-氣蝕余量-安全量(0.5米)標準大氣壓能量管道真空高度10.33米
例如,某臺泵的氣蝕余量為4.0m,計算吸入距離δh。
解決方案:δh=10.33-4.0-0.5=5.83米
各自的度量單位和字母是什么?
氣蝕余量指液體蒸發(fā)時,泵入口處液體的總壓頭和壓力壓頭之間的差值。單位以米(水柱)標記,以(NPSH)表示。它具體分為以下幾類:
NPSHa——裝置氣蝕余量也稱為有效裝置氣蝕余量,裝置越大,發(fā)生氣蝕的可能性越小。
泵氣蝕余量又稱必要泵氣蝕余量或泵入口動壓降,氣蝕阻力越小越好。
NPSHc——臨界氣蝕余量是指氣蝕余量,對應于泵性能的一定下降;
[NPSH]——許用氣蝕余量用于確定泵的使用條件氣蝕余量,通常取[NPSH]=(1.1 ~ 1.5) NPSHC。
必需氣蝕余量和有效氣蝕余量之間有什么區(qū)別
氣蝕余量將有效氣蝕余量NPSHa和必要氣蝕余量NPSHr分開。泵的本質氣蝕余量是泵的特性,由設計決定,泵的有效氣蝕余量由工藝管道決定。
對于給定的泵,在給定的速度下所需的氣蝕余量和流量稱為所需的氣蝕余量,通常用NPSHr表示。
對于給定的泵,無論何種介質(由于速度分布的影響,粘性介質除外),它都以一定的速度和流量流過泵入口,并且由于相同的速度而具有相同的壓降,也就是說,NPSHr是相同的。因此,NPSHr與液體的性質無關(不考慮熱力學因素)。
NPSHr越小,壓降越小,裝置必須提供的NPSHa越小,泵的抗氣蝕性能越好。因此,r代表所需,由泵體決定,具體與轉速、葉輪類型等相關。
有效氣蝕余量指由泵安裝條件決定的氣蝕余量,通常用NPSHa表示。也稱為裝置氣蝕余量,它是由抽吸裝置提供的過剩能量,超過泵入口處每單位重量液體的汽化壓頭。
NPSHa越大,泵內發(fā)生氣蝕的可能性越小。有效氣蝕余量尺寸與器件參數(shù)和液體特性(壓力、pv等)相關。)。由于抽吸裝置的水力損失與流量的平方成正比,因此,NPSHa隨著流量的增加而減少。
因此, A代表可用和可用,由系統(tǒng)和管道決定,必須嚴格計算。
為了確保泵不會氣蝕,NPSHa必須大于NPSHr。對于特定的尺寸,各種類型的泵都有經驗值。一般情況下,泵的必要氣蝕余量增加0.5-1m的剩余能量頭作為許可氣蝕余量。