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石家庄水泵厂渣浆泵气蚀现象的分析-石一泵业


        渣浆泵汽蚀余量是表征泵汽蚀性能的重要参数之一, 并据此计算渣浆泵装置几何吸上高度和确定渣浆泵安装高程。因此, 在渣浆泵设计、制造、试验、安装和运行各个阶段, 都应该对渣浆泵的汽蚀余量予以特别的重视。
渣浆泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时,发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板,涡壳或导轮处,不会发生在叶片进口处。
这个通常是由于位差大于渣浆泵的最高吸上高度
        通过渣浆泵轴线的平面为基准面,分别列出渣浆泵进口与叶片进口两断面的绝对运动能量方程以及叶片进口与叶片背面压力最低点点的相对运动能量方程。当点的绝对压力下降到等于渣浆泵工作温度下液体的汽化压力时, 渣浆泵开始发生汽蚀。
1 汽蚀理论分析
研究液体对泵叶轮叶片进口边绕流情况,如图1所示。在a点将液流分为两部分,在该点
其相对速度等于零。在叶片背面点b,液体对叶片进口边绕流的速度最大,而这点的压力最小。
假定叶片进口边前的液流压力,相对速度和圆周速度分别为p1、w1和u1。考虑点b位于进口边很近,可以认为u1≈u1’,而u1’是液体在点b处的圆周速度。在点a到点b这样短的距离上,水力损失可以忽略。
图1 液体绕流示意图Fig.1 Fluidaroundingflow于是我们可以得到液体沿着所研究流束相对运动的伯努利方程式为p1󰃗(Θg)+w12󰃗2g=p1’󰃗(Θg)+(w1’)2󰃗2g式中 p1’和w1’——液体沿叶片背面流动在流线上点b的压力和相对速度; Θ—液体密度。
        逐渐降低液流在叶轮入口的压力p1,将保持泵的恒定流量。因为流动是无脱流的,所以在恒定流量时,液体相对速度w1和w1’也将恒定。在点b的压力p1’将降低到与叶轮入口压力p1相同的值。泵的扬程为恒定,因为液流在叶轮内运动学参数不变。
随着叶轮前压力的降低,在点b的压力减小到液体饱和蒸汽压力pv,压力p1进一步降低,对压力p1’已不产生影响。可是,在点b压力为恒定,并且等于液体饱和蒸汽压力。沿着叶片之间空间其他流线,压力随着压力p1的降低而降低,液体饱和蒸汽压力稳定的区域逐渐扩大。液体沿着该区域流线相对运动的流速,根据伯努利方程式可以得到w1’=(w1)2+2(p1-pv)󰃗Θ
  在叶轮入口压力p1减小时,液体在所研究区域内(靠近点b)的速度w1’下降,在恒定流量时,这将导致在叶片之间空间断面上相对速度增大。随着恒定的压力下降区域扩大,靠近叶片背面,液流更加推压叶片工作面,这就引起叶片之间的相对速度增大,因而,有可能导致泵所产生的扬程下降。最后从叶片背面上产生液体完全脱流,伴随扬程急剧下降。
实际上,液体汽蚀现象比上述描述的情况要复杂的多,泵的参数只有在汽蚀充分发展时才开始变化。
  渣浆泵汽蚀时叶轮内液体的能量交换受到干扰和破坏,在外特性上的表现是流量--扬程曲线、流量--轴功率曲线、流量--效率曲线下降,严重时会使渣浆泵中的液流中断,不能工作,应当指出,渣浆泵发生汽蚀的初生阶段,特性曲线并无明显变化,有时因产生气泡覆盖过流部分表面,形成光滑层而使渣浆泵效率稍有提高,渣浆泵的特性曲线出现明显变化时,汽蚀已发展到一定程度。
  不同比转速的渣浆泵,由汽蚀引起性能下降的形式不同,低比转速渣浆泵,由于叶片间流道窄而长,故一旦发生汽蚀,气泡易于充满整个流道,因而性能曲线呈突然下降形式,随着比转速增大,叶道向宽而短的趋势变化,因而气泡从发生发展到充满整个流道需要一个过渡过程,相应的渣浆泵的性能曲线开始是缓慢下降,之后增加到某一流量时才表现为急剧下降,轴流渣浆泵叶片少,叶片间重叠小,总有一部分处于高压作用,因而性能曲线在整个范围内只是缓慢下降,在多级渣浆泵中,因汽蚀发生在首级,所以性能曲线下降比单级渣浆泵小。
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