石家莊水泵廠渣漿泵氣蝕現象的分析-石一泵業

        渣漿泵汽蝕余量是表征泵汽蝕性能的重要參數之一, 并據此計算渣漿泵裝置幾何吸上高度和確定渣漿泵安裝高程。因此, 在渣漿泵設計、制造、試驗、安裝和運行各個階段, 都應該對渣漿泵的汽蝕余量予以特別的重視。
渣漿泵在吸入真空度大于允許吸入真空度時，發生汽蝕現象。主要發生在葉輪外緣葉片及蓋板，渦殼或導輪處，不會發生在葉片進口處。
這個通常是由于位差大于渣漿泵的最高吸上高度
        通過渣漿泵軸線的平面為基準面,分別列出渣漿泵進口與葉片進口兩斷面的絕對運動能量方程以及葉片進口與葉片背面壓力最低點點的相對運動能量方程。當點的絕對壓力下降到等于渣漿泵工作溫度下液體的汽化壓力時, 渣漿泵開始發生汽蝕。
1 汽蝕理論分析
研究液體對泵葉輪葉片進口邊繞流情況,如圖1所示。在a點將液流分為兩部分,在該點
其相對速度等于零。在葉片背面點b,液體對葉片進口邊繞流的速度最大,而這點的壓力最小。
假定葉片進口邊前的液流壓力,相對速度和圓周速度分別為p1、w1和u1?？紤]點b位于進口邊很近,可以認為u1≈u1’,而u1’是液體在點b處的圓周速度。在點a到點b這樣短的距離上,水力損失可以忽略。
圖1 液體繞流示意圖Fig.1 Fluidaroundingflow于是我們可以得到液體沿著所研究流束相對運動的伯努利方程式為p1??(Θg)+w12??2g=p1’??(Θg)+(w1’)2??2g式中 p1’和w1’——液體沿葉片背面流動在流線上點b的壓力和相對速度; Θ—液體密度。
        逐漸降低液流在葉輪入口的壓力p1,將保持泵的恒定流量。因為流動是無脫流的,所以在恒定流量時,液體相對速度w1和w1’也將恒定。在點b的壓力p1’將降低到與葉輪入口壓力p1相同的值。泵的揚程為恒定,因為液流在葉輪內運動學參數不變。
隨著葉輪前壓力的降低,在點b的壓力減小到液體飽和蒸汽壓力pv,壓力p1進一步降低,對壓力p1’已不產生影響?？墒?在點b壓力為恒定,并且等于液體飽和蒸汽壓力。沿著葉片之間空間其他流線,壓力隨著壓力p1的降低而降低,液體飽和蒸汽壓力穩定的區域逐漸擴大。液體沿著該區域流線相對運動的流速,根據伯努利方程式可以得到w1’=(w1)2+2(p1-pv)??Θ
  在葉輪入口壓力p1減小時,液體在所研究區域內(靠近點b)的速度w1’下降,在恒定流量時,這將導致在葉片之間空間斷面上相對速度增大。隨著恒定的壓力下降區域擴大,靠近葉片背面,液流更加推壓葉片工作面,這就引起葉片之間的相對速度增大,因而,有可能導致泵所產生的揚程下降。最后從葉片背面上產生液體完全脫流,伴隨揚程急劇下降。
實際上,液體汽蝕現象比上述描述的情況要復雜的多,泵的參數只有在汽蝕充分發展時才開始變化。
渣漿泵汽蝕時葉輪內液體的能量交換受到干擾和破壞，在外特性上的表現是流量--揚程曲線、流量--軸功率曲線、流量--效率曲線下降，嚴重時會使渣漿泵中的液流中斷，不能工作，應當指出，渣漿泵發生汽蝕的初生階段，特性曲線并無明顯變化，有時因產生氣泡覆蓋過流部分表面，形成光滑層而使渣漿泵效率稍有提高，渣漿泵的特性曲線出現明顯變化時，汽蝕已發展到一定程度。
不同比轉速的渣漿泵，由汽蝕引起性能下降的形式不同，低比轉速渣漿泵，由于葉片間流道窄而長，故一旦發生汽蝕，氣泡易于充滿整個流道，因而性能曲線呈突然下降形式，隨著比轉速增大，葉道向寬而短的趨勢變化，因而氣泡從發生發展到充滿整個流道需要一個過渡過程，相應的渣漿泵的性能曲線開始是緩慢下降，之后增加到某一流量時才表現為急劇下降，軸流渣漿泵葉片少，葉片間重疊小，總有一部分處于高壓作用，因而性能曲線在整個范圍內只是緩慢下降，在多級渣漿泵中，因汽蝕發生在首級，所以性能曲線下降比單級渣漿泵小。

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