允许吸上真空高度
泵不发生气蚀,其入口处允许的最低绝对压力(表示为真空度),以液柱高度表示,称为泵的允许吸上真空高度。
由泵制造厂在大气压为10m 水柱以20℃清水进行气蚀试验测得。若输送介质或工作条件与试验条件不同时,要对泵的允许吸上真空高度进行校正。泵在工作条件下的允许吸上真空高度按式(3.4-1)计算。
以上两式中:
Hs——泵在工作条件下的允许吸上真空高度,m 液柱;
Hsw——泵在试验条件下的允许吸上真空高度(由泵制造厂提供),m 水柱;
Pa——泵安装地区大气压力,kPa;
γ——工作温度下输送液体的相对密度;
u——泵进口液体平均流速,m/s;
g——重力加速度,9.81m/s;
10——试验条件下的大气压力,m 水柱;
0.24——20℃清水的饱和蒸汽压,m 水柱。
式中其余符号意义同前。
3.4.2 泵的安装高度
a) 泵的安装高度计算
泵的安装高度是指泵轴中心线与泵吸入液面的垂直距离,实际计算时是指泵基础顶面与泵吸入液面的垂直距离,按式(3.4-3)计算:
式中:
Hg——泵的几何安装高度,m。当其为正值时,表示泵基础顶面在吸入液面之上,即为吸上;
当其为负值时,表示泵基础顶面在吸入液面之下,即为灌注。
式中其余符号意义同前。
当泵吸入容器为敞口时,式(3.4-3)可简化如式(3.4-4)。
式中符号意义同前。
b) 泵安装高度的确定原则
泵的安装高度的确定原则是保证泵在指定条件下工作而不发生气蚀。泵的安装高度一般是由化工工艺专业在设备建议布置图中提出,工艺系统专业计算NPSHa 时进行校核,保证NPSHa 超过NPSHr 一定余量。当化工工艺专业未提供泵的安装高度时,工艺系统专业可由初步选定的泵的NPSHr,按式(3.4-3)
计算Hg,定出实际安装高度H,再核算NPSHa。在确定泵的实际安装高度时,灌注时应使H≥Hg,吸上时应使H≤Hg。泵的安装高度采用泵可能最大使用流量(流量增大,NPSHr 增大,导致Hg 发生变化)来计算外,还应包括吸入管道压力降在使用后的增长因素,要根据不同情况对计算的安装高度加以适当的余量。
离心泵的压头、流量均与流体的密度无关,故泵的效率不随液体的密度而改变。但轴功率随液体的密度而变。
离心泵的比例定律:
离心泵的切割定律:
五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度
当叶片入口附近的最低压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时,液体将在该处气化并产生气泡,它随同液体从低压区流向高压区;气泡在高压下迅速凝结或破裂,此时周围的液体以极高的速度冲向原气泡所占据的空间,在冲击点处产生非常大的压力,且冲击频率极高;由于冲击作用使泵体震动并产生噪音,且叶轮和泵壳局部处在巨大冲击力的反复作用下,使材料表面疲劳,从开始点蚀到形成裂缝,叶轮或泵壳受到破坏,这种现象称为气蚀现象。
离心泵的允许吸上高度又称为允许安装高度,是指泵的吸入口与吸入贮槽液面间可允许达到的最大垂直距离,以Hg表示。
在贮槽液面和泵入口处两截面间列柏努利方程式,可得:
,即:
以输送液体的液柱高度来计量的真空度称为离心泵的允许吸入真空度,以
来表示,即
因此得到离心泵允许吸上高度(即允许安装高度)的计算式:
实验是在大气压为10mH2O下,以20℃的清水为介质进行的。
允许气蚀余量的定义为:为防止气蚀现象发生,在离心泵入口处液体的静压头
与动压头
之和必须大于液体在操作温度下的饱和蒸气压头
某一最小值(离心泵的允许气蚀余量),即:
,
即:
随Q增大而增大,因此计算允许安装高度时应取高流量下的
值。
水泵的几何安装高度:也称泵的吸液高度,是指泵的基准面至吸入液面之间的高度差,通常用Hg表示。
ISO标准、GB标准规定,基准面为通过叶轮进口边的外端所描绘的圆的中心水平面。对于多级泵,以第一级叶轮为基准;对于立式双吸泵,以上部叶片为基准(见图1)
允许吸上真空高度[Hs]和泵的几何安装高度有关,几何安装高度可以根据这一数值计算确定。
[Hg]=[Hs]-vs^2 /(2g)-hw
式中:
[Hg]:泵的允许几何安装高度,m;
[Hs]:水泵的许吸上真空高 度,m;
vs:泵吸入口平均速度,m/s;
hw:吸入管路的流动损失,m。
=
hv
-(α+λl/d+ζ)v^2/2g=
hv
-αv^2/2g-(λl/d+ζ)v^2/2g
式中:hv
——水泵进口允许的真空度,hv
=(pa-p)/ρg,hv
由水泵本身的性能所决定,可见于水泵铭牌;α——动能改正系数,常常取为1;λ——吸水管沿程阻力系数;l——吸水管长度;d——吸水管内径;ζ——吸水管的局部阻力系数;v——吸水管内的流速。
由公式知:若泵的流量增大,吸水管内流速v增大,动能αv^2/2g增大,吸水管水头损失(λl/d+ζ)v^2/2g也增大,所以泵的允许吸上高度减小,故
c
是正确的。
泵的吸水管压降增大,即水头损失(λl/d+ζ)v^2/2g增大,泵的允许吸上高度也减小,故
d是正确的。
综上所述,应选
c、d。
说明:
我对题目的理解是:“泵的允许吸上真空度”是指水泵吸水管的吸上高度,即泵进口中心距吸水池的竖直高度;“泵进口处压降增大”是指泵的吸水管的水头损失。
而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值,而是由泵制造厂家实验测定的值,此值附于泵样本中供用户查用。位应注意的是泵样本中给出的Hs值是用清水为工作介质,操作条件为20℃及及压力为1.013×105Pa时的值,当操作条件及工作介质不同时,需进行换算。
(1) 输送清水,但操作条件与实验条件不同,可依下式换算
Hs1=Hs+(Ha-10.33) - (Hυ-0.24)
(2) 输送其它液体当被输送液体及反派人物条件均与实验条件不同时,需进行两步换算:第一步依上式将由泵样本中查出的Hs1;第二步依下式将Hs1换算成H�0�8s
2 汽蚀余量Δh
对于油泵,计算安装高度时用汽蚀余量Δh来计算,即泵允许吸液体的真空度,亦即泵允许的安装高度,单位用米。用汽蚀余量Δh由油泵样本中查取,其值也用20℃清水测定。若输送其它液体,亦需进行校正,详查有关书籍。
吸程=标准大气压(10.33米)-汽蚀余量-安全量(0.5米)
标准大气压能压管路真空高度10.33米。
例如:某泵必需汽蚀余量为4.0米,求吸程Δh?
解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米
从安全角度考虑,泵的实际安装高度值应小于计算值。当计算之Hg为负值时,说明泵的吸入口位置应在贮槽液面之下。
即:H=P×10.2-NPSHr-Hf-Hv-Ha
其中:安装地的大气压P、液态水的饱和蒸汽压Hv、必需的汽蚀余量NPSHr、安全余量Ha可以通过查阅得。
进水管路损失Hf,需要通过计算求解。
Hf=λ·L·V² / d·2g→①
V=4·Q / 3600·π·d→②
λ=0.02+0.0018÷√d·V→③
其中:d-吸水管的管径,m
V-吸水管中水的流速,m/s
L-吸水管的长度,m
Q-泵的流量,m³/h
λ-阻力系数
在已给条件下,还应知道吸水管的安装长度即可根据①②③ ,
求得离心泵的最大安装高度H
希望能帮上您。
H=H1-H2-H3 式中:H=水泵安装点距离水面高度 m (以水泵进口轴线计)
H1=水泵允许吸上真空高度 m
H2=吸上高度 m
H3=吸水管水损 m
即:H=5.8m-0.6m-1.3m=3.9m 提示:低于标准大气压的条件下,安装高度会更低必须 重新按当地实际气压值修正计算结果