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(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象。當(dāng)離心泵的進(jìn)口壓力小于環(huán)境溫度下液體的飽和蒸氣壓時(shí),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(dāng)氣體到達(dá)高壓區(qū)時(shí),壓力上升,蒸汽凝結(jié),這些氣泡便破裂消失,導(dǎo)致產(chǎn)生局部真空,液體質(zhì)點(diǎn)(即液體分子團(tuán))將快速沖向氣泡中心,質(zhì)點(diǎn)的相互碰撞,會產(chǎn)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(jié),則會以較大的力打擊葉片金屬表面,使其遭到破壞,并產(chǎn)生震動。這種現(xiàn)象稱為“汽蝕現(xiàn)象”。
當(dāng)吸入端壓力低于液體的蒸汽壓時(shí)(下圖中的黃點(diǎn)),便有小蒸汽泡形成。當(dāng)壓力上升時(shí)(下圖中的紅點(diǎn)),這些氣泡便破裂,并釋放出沖擊波。結(jié)果,葉輪可能被所釋放的能量損壞。
水泵產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象后:
會產(chǎn)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(zhì)中,不銹鋼比青銅的耐氣蝕性更強(qiáng),青銅比鑄鐵的耐氣蝕性強(qiáng))從而導(dǎo)致水泵的性能下降。
與之相關(guān)的一個(gè)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(shí)的壓力頭之差,單位用米(水柱)標(biāo)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(jìn)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(zhì)量確定,是泵本身的一個(gè)性能參數(shù),
與泵的設(shè)計(jì)、進(jìn)出口單向閥結(jié)構(gòu)、液力端結(jié)構(gòu)等等直接相關(guān),與泵的安裝高度無關(guān);
● 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?yàn)楸锰峁┑目捎糜嗔浚?/span>
●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(guān),與泵的安裝高度密切相關(guān):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(yùn)行,NPSHa與NPSHr的關(guān)系須為:NPSHa>NPSHr
一個(gè)計(jì)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(shè)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(shè)計(jì)合理嗎?
在泵的必須汽蝕余量( NPSHr )一定的情況下,提高進(jìn)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(nèi)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(shí),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(shí);
●液體質(zhì)地為高分子聚合物的粘性物料時(shí);
●需要部署長距離管線時(shí);
液體質(zhì)地為揮發(fā)性物料時(shí);
●液體質(zhì)地為高溫物料時(shí) etc .
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