4.2 现代泵发生汽蚀条件的理论关系一汽蚀基本方程式
—台泵在运转中发生了汽蚀,但在完全相同条件下,换上另一台泵就可能不发生汽 蚀,这说明泵是否发生汽蚀和泵本身的抗汽蚀鬥能有关。反之,同一台泵在某一条件下(如吸上髙度7m)使用发生汽蚀,在改变使用条件(吸上高度5m)则不发生汽蚀,这说明泵是否发生汽蚀还与使用条件有关。可见,泵阀生汽蚀的条件是由泵本身和吸人装置两方面决定的。为此,研究汽蚀发生的条件,应从泵本身和吸人装置双方来考虑。泵本身和吸人装置是既有区别又有联系的两个部分。从结构上看,吸人装置是指吸人液面到泵进口
(指泵进口法兰处)前的部分,泵进口以后一直到泵出口为泵本身。可见,泵进口法兰是二者联系的桥梁。从流动方面看,液体从吸人装置连续流人泵内,但二者中的流动情况又各不相同。下面就从既有联系又有区别的这两方面着手,推导出泵发生汽蚀的理论关系。因为二者有区别,故引出泵汽蚀余量NPSHr(又称必需的净正吸头)和装置汽蚀余量NPSH2 (又称有效的净正吸头)两个参数。所谓联系就是泵汽蚀余量和装置汽蚀余量的关系,也称为汽蚀基本方程式。
现以吸上装置(图4-4)为例,研究从吸入液面到点的压力变化情况。
泵之所以吸上液体,是因为叶轮旋转,在叶轮进口造成真空,吸人液面的压力把液体压人泵的结果。即外因(Pc)通过内因(真空)而起作用,二者缺一不可。最理想的情况是在叶轮进口造成绝对真空,不计流动过程中的损失,泵在标准大气压下最大只能吸上〖0.33m,实际泵的吸上高度均在10m以下。
泵即使能吸上液体,若Pc减去从吸人液面到k点的全部压力降,所得压力小于汽化压力Pc,泵就会发生汽蚀。
叶轮进口部分的几何参数)决定的。对既定的泵,不论何种液体(除粘性很大、影响速度分布外),在一定转速和流量下流过泵进口,因速度大小相同故均有相同的压力降, NPSHr相同。所以NPSHr和液体的性质无关(不考虑热力学因素)。越小,表示压力降小,要求装置必须提供的,因而泵的抗汽蚀性能越好。
因为vo和wo随流量的增加而增加,故NPSHr与流量Q的关系曲线是上升的曲线 (图 4-5)。
式(4-7)是泵发生汽蚀条件的物理表达式,称为汽蚀基本方程式,对于既定的泵,在一定流量下,NPSHr为定值,Pv为定值,如果改变使得: pk= pv 则 NPSHa=NPSHr 泵汽蚀
pk< pv 则 NPSHa<NPSHr 泵严重汽蚀
pk>pv 则 NPSHa>NPSHr 泵无汽蚀
可能提出这样的问题,汽蚀与否和最低压力点的静压力九的大小有关,为什么在泵汽蚀余量中引人速度头一项呢?这是因为泵进口速度一般和叶片进口前的速度vo不相等。如vo>vs,速度增加将引起压力下降,结果使点的压力降低。反之,如vo<vs将使允点的压力增加。因此,把vo放在NPSHa内、把vo放在NPSHr内,就相当于在汽蚀基本方程中考虑了两者大小不同。对k点压力的影响。由式(4-6)可以看出,泵汽蚀余量表征液体在泵的进口部分的压力下降的程度,但是在数值上等于压力降和进口速度头之和。