離心泵的揚(yáng)程可以達(dá)到幾百甚至千米以上,但離心泵的安裝高度卻受到一定的限制,如果安裝過高,就會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。輕則導(dǎo)致流量、壓頭迅速下降,重則導(dǎo)致不能吸液或葉輪傷害。
1 汽蝕現(xiàn)象
如前所述,離心泵的吸液是靠吸液面與吸人口間的壓差完成的。當(dāng)吸人液面壓力一定時,泵的安裝高度越大,則吸人口處的壓力將越小,當(dāng)吸人口壓力小于操作條件下被輸送液體的飽和蒸汽壓時,液體將會汽化產(chǎn)生氣泡,含有氣泡的液體進(jìn)入泵體后,在離心力的作用下,進(jìn)入高壓區(qū),氣泡在高壓的作用下,又液化為液體。由于原氣泡位置的空出造成局部真空,周圍液體在高壓的作用下,迅速填補(bǔ)原氣泡所占空間。這種高速沖擊頻率很高,可以達(dá)到每秒幾千次,沖擊壓強(qiáng)可以達(dá)到數(shù)百個大氣壓甚至更高。這種高速沖擊頻率很高,輕的葉輪疲勞,重的則可以將葉輪與泵殼破壞。甚至能把葉輪打成蜂窩狀。這種因?yàn)楸惠斔鸵后w在泵內(nèi)氣化再液化的現(xiàn)象叫離心泵的汽蝕現(xiàn)象。
汽蝕現(xiàn)象發(fā)生時,會產(chǎn)生噪聲和引起振動,流量、揚(yáng)程及效率均會迅速下降。嚴(yán)重時,不能吸液。工程上當(dāng)揚(yáng)程下降3%時就認(rèn)為進(jìn)入了汽蝕狀態(tài)。避免汽蝕現(xiàn)象的方法是限制泵的安裝高度。避免離心泵氣蝕現(xiàn)象的最大安裝高度,稱為離心泵的允許安裝高度,也叫允許吸上高度。
2 允許安裝(吸上)高度
離心泵的允許安裝高度可以通過在圖6—6中的0—0截面和1—1截面間列柏努利方程求得。即:
式中Hg——允許安裝高度,m;
po——吸入液面壓力,Pa;
p1——吸入口允許的最低壓力,Pa;
u1——吸入口處的流速,m/s;
p—液體的密度,kg/m3;
∑Hf,0-1——流體流經(jīng)吸人管的阻力,m。
從式(6—2)可以看出,允許安裝高度與吸人液面上方的壓力po低壓力p1、液體密度p、吸入管內(nèi)的動能及阻力有關(guān)。因此,增加吸人液面的壓力,減小液體的密度、降低液體溫度(通過降低液體的飽和蒸汽壓來降低p1,),增加吸人管直徑(從而使流速降低)和減少吸人管內(nèi)流體阻力均有利于允許安裝高度的提高,在其他條件都確定的情況下,如果流量增加,將造成動能及阻力的增加,安裝高度會減少,汽蝕的可能性增加。
離心泵的允許安裝高度可以由允許吸上真空高度法或允許汽蝕余量法計算。近年來,前者已經(jīng)很少使用,故只介紹后一種方法。
離心泵的抗汽蝕性能參數(shù)可用允許氣蝕余量來表示,其定義為泵吸入口處動能與靜壓能之和比被輸送液體的飽和蒸汽壓頭高出的最低數(shù)值。即
將上式代入式(6—2)得:
同樣,泵的生產(chǎn)廠家提供的允許汽蝕余量是98.1kPa和293K下以水為介質(zhì)測得的,當(dāng)輸送條件不同時,應(yīng)該對其校正。