离心泵的安装高允许汽蚀余量法
离心泵的安装高度
离心泵的汽蚀现象与安装高度一、离心泵的汽蚀现象离心泵的汽蚀现象是指被输送液体由于在输送温度下饱和蒸汽压等于或低于泵入口处(实际为叶片入口处的)的压力而部分汽化，引起泵产生噪音和震动，严重时，泵的流量、压头及效率的显著下降，显然，汽蚀现象是离心泵正常操作所不允许发生的。
避免汽蚀现象发生的关键是泵的安装高度要正确，尤其是当输送温度较高的易挥发性液体时，更要注意。
二、离心泵的安装高度Hg允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度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×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－－(Hυ－(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΄s2 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。
从安全角度考虑，泵的实际安装高度值应小于计算值。
又，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。
例2-3 某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。
已知吸入管路的全部阻力为，当地大气压为×104Pa，液体在吸入管路中的动压头可忽略。
试计算：(1) 输送20℃清水时泵的安装；(2) 改为输送80℃水时泵的安装高度。
解：(1) 输送20℃清水时泵的安装高度已知：Hs=5.7mHf0-1=1.5mu12/2g≈0当地大气压为×104Pa，与泵出厂时的实验条件基本相符，所以泵的安装高度为Hg=4.2 m。
离心泵的汽蚀现象与安装高度
尽量减小吸入管路的阻力损失，如吸入管径适当大 些，吸入管尽量短，省去不必要的管件阀门等。
7
离心泵的汽蚀现象与安装高度
使用最大流量来计算Hg。
8
化工原理
3
离心泵的汽蚀现象与安装高度
二、离心泵的安装高度
p0
g
Hg
p1
g
u12 2g
H f H ,01 g
↑,
p1 ↓
安装高度：
Hg
p0
g
p1
g
u12 2g
H f ,01
4
离心泵的汽蚀现象与安装高度
1.汽蚀余量
定义：NPSH p1 u12 pv g 2g g
NPSH↓，p1 ↓ ，接近汽蚀状态
化工原理
离心泵的汽蚀现象与安装高度*
一 、离心泵的汽蚀现象（工作原理）
1.汽蚀原因：叶轮入口附近压力≤pv
2
离心泵的汽蚀现象与安装高度
2.汽蚀危害 (1) 泵体产生震动与噪音； (2) 泵性能（Q、H、η）下降，严重时不能送液； (3) 泵壳及叶轮冲蚀（点蚀到裂缝） 3.发生标志：泵扬程较正常值下降3％。
(NPSH)= (NPSH)r +0.5
2. 允许安装高度
Hg
p0 pv
g
NPSH
H f ,01
特别注意: Hf, 0-1指吸入管路的压头损失
6
离心泵的汽蚀现象与安装高度
讨论：
为安全起见，标准规定实际安装高度应比Hg再小 (0.5～1)m。 (NPSH)r是常压下用20℃清水测定的， 条件不同原则上应校正，但通常含在安全系数中。
离心泵各种汽蚀余量的精心整理——有效汽蚀余量、必需汽蚀余量、临界汽蚀余量和许用汽
ha
即
PS g 压力水头
cS 2 2g 速度水头
P V g 蒸汽压头
(/m)
(*式1)
有效汽蚀余量
本文作者的精简理解是：泵入口液体的高于饱和蒸汽压的有效压力或能头。 这里，要特别注意“有效”二字，由于泵入口至压力最低点处的位差很小，泵入口位置水头不能推动 和加速液体，视为无效能头，不计在内。
绝对压力头0
K 压力最低点
图2
有效汽蚀余量与必需汽蚀余量比较图
看不懂的也不要紧张，下面我具体做出解释： 必需汽蚀余量（△hr）是从泵入口到压力最低点 K 点的全部能头损失，包括 K 点的速度能头，这是因 为：速度能头对 K 处压力 PK 没有贡献，也就是对防止汽蚀没有贡献，所以 K 点的速度能头也计入能头损 失。 判断气蚀的条件： ①用静压水头 PK 与饱和蒸汽压 PV 比较：PK＞PV 时，不发生气蚀；否则发生气蚀。 ②用有效汽蚀余量△ha 与必需汽蚀余量△hr 比较：△ha＞△hr 时，不发生气蚀；否则发生气蚀。 下图中的静压能头扣除了饱和蒸汽压头，也直观些。
1. △ha（NPSHa，Net Positive Suction Head Available， ）——有效汽蚀余量，又叫 装置汽蚀余量
有效汽蚀余量与泵安装方式有关，越大越不易汽蚀。 《泵和压缩机》一书对效汽蚀余量的定义是：指流体自吸液罐经吸入管路到达泵吸入口后，所具有的 推动和加速液体进入叶道而高出汽化压力以上的明：
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离心泵各种汽蚀余量的精心整理
第 5 页 2011 年 11 月
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离心泵的安装高度允许汽蚀余量法
H gp g 0p g v h H f,0 1
1 0 10 0 1 .3 0 2 1 4 00 2 .0 0 2 0 5 .0 m 4 9.1 8 9 .8 81
因此，泵的安装高度不应高于5.04m
课堂小结
1、离心泵汽蚀现象产生的原因； 2、排除离心泵汽蚀现象的措施； 3、离心泵安装高度的确定。5、下列说法正确的是（ ）
A、灌泵是为了防止汽蚀现象的发生 B、气缚是离心泵的正常现象 C、降低泵的安装高度时为了防止汽蚀
现象的发生
D、汽蚀是离心泵的正常现象
6、某泵在运行的时候发现有汽 蚀现象应（ ）
A、停泵，向泵内管液 B、降低泵的安装高度 C、检查进口管路是否漏液 D、检查出口管阻力是否过大
书面作业
1、阐述离心泵汽蚀现象产生的原 因及排除的措施
2、使用某离心泵在海拔1500m的 高原上将水从敞口贮水池送入某 设备中，设当地大气压为 8.6mH2O，水温为15℃，工作 点下流量为60m3/h，允许汽蚀 余量为3.5m，吸入管路的总阻 力损失为2.3 mH2O。试计算允 许安装高度。
uk2 2g
Hf
,1k
由离心泵允许安装高度方程, 又可得到
H g p 0 g p 1 2 u 1 g 2 H f , 0 - 1 p g 0 (p g 1 2 u 1 g 2 p g v ) p g v H f , 0 1
即
Hgpg 0 hpg v Hf,01 ——离心泵允许安装高度方程
（一）离心泵的汽蚀现象
3、预防措施
根据气蚀现象的定义, 易知泵内发生气蚀的临界条件是叶
轮入口附近最低压强等于液体的饱和蒸汽压,
为避免发生汽蚀，应该使p1>pv
汽蚀余量和泵的安装高度的关系
汽蚀余量和泵的安装⾼度的关系先说⼀下各种汽蚀余量的概念：NPSH，汽蚀余量，是⽔泵进⼝的⽔流能量相对汽化压⼒的富余⽔头。
要谈允许汽蚀余量的由来，⾸先讲NPSH的⼀种：有效汽蚀余量NPSHa（NPSH available，也有以Δha表⽰），取决于进⽔池⽔⾯的⼤⽓压强、泵的吸⽔⾼度、进⽔管⽔头损失和⽔流的⼯作温度，这些因素均取决于⽔泵的装置条件，与⽔泵本⾝性能⽆关，所以也有叫装置汽蚀余量的。
NPSHr（NPSH required，Δhr），必需汽蚀余量。
由上所述，在⼀定装置条件下，有效汽蚀余量Δha为定值，此时对于不同的泵，有些泵发⽣了汽蚀，有些泵则没有，说明是否汽蚀还与泵的性能有关。
因为Δha仅说明泵进⼝处有超过汽化压⼒的富余能量，并不能保证泵内压⼒最低点（与泵性能有关）的压⼒仍⾼于汽化压⼒。
将泵内的⽔⼒损失和流速变化引起的压⼒降低值定义为必须汽蚀余量Δhr，也就是说要保证泵不发⽣汽蚀，必要条件是Δha>Δhr。
Δhr与泵的进⽔室、叶轮⼏何形状、转速和流量有关，也就是与泵性能相关，⽽与上述装置条件⽆关。
⼀般来讲Δhr不能准确计算，所以通常通过试验⽅法确定。
这时就引⼊临界汽蚀余量NPSHc （NPSH critical，Δhc），即试验过程泵刚好开始汽蚀时的汽蚀余量，此时Δha=Δhc=Δhr，这样即可确认Δhr。
⽽由于临界状况很难判断（因为此时性能可能并⽆⼤变化），按GB7021－86规定，临界Δhc这样确定：在给定流量情况下，引起扬程或效率（多级泵则为第⼀级叶轮）下降（2＋k/2)%时的Δha值；或在给定扬程情况下，引起流量或效率下降（2＋k/2)%时的Δha值。
k为⽔泵的型式数。
⽽以上均为理论值。
要保证⽔泵不发⽣汽蚀，引⼊允许汽蚀余量（[NPSH]，[Δh]），是根据经验⼈为规定的汽蚀余量，对于⼩泵[Δh]=Δhc+0.3m，⼤型⽔泵[Δh]=（1.1~1.3）Δhc。
最后⽔泵运⾏不产⽣汽蚀的必要条件是：装置有效汽蚀余量不得⼩于允许汽蚀余量，即Δha>=[Δh]。
(整理)离心泵的安装高度计算方法
离心泵的安装高度计算方法在我们平时生活应用中，离心泵的使用非常广泛，但是大部分消费者如离心泵的正确使用方法还是很迷惑，安装的具体高度也不清楚。
本文详细讲述了离心泵的高度计算步骤，以及离心泵的启动原理，希望能够在日常生活应用中帮助到大家。
离心泵的安装高度计算允许吸上真空高度Hs是指泵入口处压力p1可允许达到的最大真空度。
而实际的允许吸上真空高度Hs值并不是根据式计算的值，而是由水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-0.242 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΄s2 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。
例2-3 某离心泵从样本上查得允许吸上真空高度Hs=5.7m。
已知吸入管路的全部阻力为1.5mH2O，当地大气压为9.81×104Pa，液体在吸入管路中的动压头可忽略。
试计算：1 输送20℃清水时离心泵的安装。
2 改为输送80℃水时离心泵的安装高度。
解：1 输送20℃清水时泵的安装高度。
汽蚀余量计算方法和例子
汽蚀余量[]基本概念泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压力叫汽化压力，余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。
单位用米标注，用（NPSH）r。
吸程即为必需汽蚀余量Δh：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。
吸程=标准大气压（10.33米）-临界汽蚀余量-安全量（0.5米）标准大气压能压管路真空高度10.33米。
[]汽蚀现象液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。
把这种产生气泡的现象称为汽蚀。
汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。
这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。
在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。
水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体xx，不能正常工作。
[]汽蚀余量指泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，单位用米（水柱）标注，用（NPSH）表示，具体分为如下几类：NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；[NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。
离心泵的吸水性能参数和最大安装高度计算
第一部分 气穴与气蚀 第二部分 允许吸上真空高度
目录
第三部分 水泵的最大安装高度
第四部分 气蚀余量
第一 部分
第一部分 气穴与气蚀
气穴与气蚀是什么 气穴与气蚀有什么危害 如何预防气穴与气蚀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 气穴的流体力学原理
高速液体绕物体和绕角点流动的压强 降（可根据伯努利方程定性得到这一 结论，即速度高的地方压强低）可导 TEXT HERE TEXT HERE 致局部有界的气泡或气体生成，此现 象称为气穴，也叫做空化现象，是局 TEXT HERE TEXT HERE 部有界的闪蒸发并随后的凝结，或是 TEXT HERE TEXT HERE 由于压强降低致使溶解在液体中的气 TEXT HERE TEXT HERE 体的释放。 TEXT HERE TEXT HERE
气蚀防止办法
2.吸入装置的特性
(1)合理确定泵的安装高度。 (2)尽量减少一些不必要的管件或尽可能地增大吸液管直径，减少管路阻力。 (3)增大泵入口的通流面积，降低叶轮的入口速度。
实例
气蚀现象
第二 部分
第二部分 允许吸上真空高度
允许吸上真空高度——Hs
1.允许吸上真空高度：指泵在标准状况下（水温为20℃、表面压力为一个标准 大气压）运转时，泵所允许的最大的吸上真空高度，单位为“mH2O”。 水泵厂一般常用Hs来反映离心泵的吸水性能。 • Hs值是个条件值，它与当地大气压（Pa）及抽升水的温度(t）有关； • 在工程上应用泵样本中的Hs值时，必须考虑到：当地大气压越低，泵的Hs值 就将越小；水温越高，泵的Hs值也将越小。
气蚀防止办法
1.离心泵本身结构
1
(1)采用双吸叶轮，让液流从叶轮两侧同时进入叶轮，则进口截面增加，进口流速减小。 (2)在大型高扬程泵前装设增压前置泵，以提高进液压力。 (3)叶轮特殊设计，如增大叶轮盖板进口段的曲率半径等以改善叶片入口处的液流状况。 (4)在离心叶轮前面增设诱导轮，以提高进入叶轮的液流压力。
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（一）离心泵的汽蚀现象
1
2、汽蚀现象的危害 1 ）叶轮遭到剥蚀 ；使叶轮和泵 壳的表面出现斑痕及裂缝, 甚至 呈海绵状逐步脱落; （2）产生噪音和振动； （3）流量不稳定，显著下降， 严重时不能送液。
工程上规定，当泵的扬程下降3 ％时，认为进入了气蚀状态。
离心泵的安装与汽蚀现象
本节要点
知识目标:汽蚀现象; 能力目标:会计算安装高度;会处理汽 蚀现象.
复习提问
1.离心泵装置气缚现象产生的原因及处 理方法；
2.当外界温度达到什么时，液体会沸腾？ 当外界压力达到什么时，液体也会沸
腾？
引入：
在离心泵装置操作过程中，由于某些原因会 造成离心泵装置出现不同的异常现象。我们 若是一名操作工，就应及时判断装置异常现 象并作出分析采取措施排除异常。
H g
p0 p1
g
u12 2g
Hf01
即使假设u1<<1，∑源自f 1-2≈0，P1 ≈0则：
Hg
H` g max
P0
g
当 P1 = Pa=760mmHg 时
H
g
` max
10.336米H
2O
可见:离心泵的安装高度不是任意的，而是受流体输送温度、
管道特性、及流体性质的影响。
知识链接2：安装的其他注意事项
在线测试题
1、思考题： A、平原地区和高海拔地区，哪个地区更容易
发生汽蚀？ B、泵的入口管比出口管大，为什么？ C、泵的流量调节阀为什么安装在排出口一端？ D、输送20℃的水和60 ℃的水，哪个温度更
容易发生汽蚀？
2
为保证离心泵的正常工作，叶轮中心 处的压力必须＿＿＿液体的饱和蒸汽 压
3
离心泵启动前需要先向泵内充满被 输送的液体，否则将可能发生＿＿ ＿＿现象；而当离心泵的安装高度 超过允许安装高度时，将可能发生 ＿＿＿＿现象。
例题分析
【例】 型号为IS65-40-200的离心泵，转速 为2900r/min，流量为25m3／h，扬程为 50m，（NPSH）r为2.0m，此泵用来将敞 口水池中50℃的水送出。已知吸入管路 的总阻力损失为2m水柱，当地大气压强 为l00kPa，求泵的安装高度。
例题分析
解：查附录得50℃水的饱和蒸气压为 12.34kPa，水的密度为998.lkg／m3，已
整理, 得 或
——离心泵允许安装高度方程
（二）离心泵的安装高度（允许汽蚀余量法）
2、离心泵的允许安装高度（允许吸上高度）
依据定义 由离心泵允许安装高度方程, 又可得到
显然
h
uk2 2g
H
f
,1k
即 ——离心泵允许安装高度方程
讨论：u1一定，p0一定，p1减小，则Hg增大，即向上吸液高
度越大，当p1≤pv时，产生汽蚀现象
（二）离心泵的安装高度（允许汽蚀余量法）
3、实际安装高度
为了安全起见, 离心泵实际安装高度应比计算出 的 H g 小 0.5-1.0 m。
注意：当允许安装高度为负值时，离心泵的吸入口 低于贮槽液面。
思考：离心泵安高度是不是任意的高？它受哪些因素的 影响？
知识链接1：
极限理论吸上高度Hgmax
在0-0、1-1之间列Bernoulli方程：
1.允许安装高度Hg的大小与泵的流量有关。流量越大，计算出 的Hg越小。因此用可能使用的最大流量来计算Hg是最保险的。
2 .安装泵时，实际安装高度比允许安装高度还要小0.5至1米
3.当液体的操作温度较高或其沸点较低时，应注意尽量减小 吸入管路的压头损失，如可以选用较大的吸入管径，减少管件、 阀门，拐弯等，缩短吸入管长度等；或将离心泵安装在贮槽液 面以下，使液体利用位差自动流入泵体内。
（二）离心泵的安装高度（允许汽蚀余量法）
2、离心泵的允许需安装高度（允许吸上高度）
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
间实际允许达到的最大垂直距离, 以 Hg 表 示。
p1, u1
在离心泵的吸液示意图中, 在贮槽液 面与泵入口处两截面间列柏努利方程式, 可得
Hg p0
（二）离心泵的安装高度（允许汽蚀余量法）
1、允许汽蚀余量
允许气蚀余量是指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比操作温度下的液体饱和蒸汽压 头 高出某一最小值， 即
气蚀余量Δh 仅与离心泵的结构和尺寸有关。Δh 随Q增大而 增大, 因此在计算允许安装高度时应取高流量下的Δh 值。Δh越 小，抗汽蚀能力越强
知 p0 =l00kPa，h =2.0m， hf12 2m
H g
p0
g
pv
g
h
H f ,01
100 1000 12.34 1000 2.0 2 5.04m 988.1 9.81
因此，泵的安装高度不应高于5.04m
课堂小结
1、离心泵汽蚀现象产生的原因； 2、排除离心泵汽蚀现象的措施； 3、离心泵安装高度的确定。
（一）离心泵的汽蚀现象
3、预防措施
根据气蚀现象的定义, 易知泵内发生气蚀的临界条件是叶
轮入口附近最低压强等于液体的饱和蒸汽压,
为避免发生汽蚀，应该使p1>pv
即 p1 pv 0
g
p入口≥pv 即 p入口↑ 或pv↓ 。（1）pv↓ T↓ 操作稳定 （2）p入口↑ Hg↓ ∑hf↓
根本措施：限制泵的安装高度
5、下列说法正确的是（ ）
A、灌泵是为了防止汽蚀现象的发生 B、气缚是离心泵的正常现象 C、降低泵的安装高度时为了防止汽蚀
现象的发生
D、汽蚀是离心泵的正常现象
今天我们所介绍的又是离心泵操作中一个异 常现象---汽蚀。引起它的原因是什么？我 们又该怎么避免或预防呢？
（一） 离心泵的气蚀现象
1. 现象与原因 泵内液体汽化，汽泡形成和破裂的过程中使叶轮 材料受到损坏的现象称为汽蚀现象 汽蚀现象的产生可以有以下三方面的原因： ①离心泵的安装高度太高； ②被输送流体的温度太高，液体蒸气压过高； ③吸入管路的阻力或压 头损失太高。
在线测试题
4、判断题： 1）汽蚀现象是由于美哟灌泵。（ ） 2)当离心泵发生气缚或汽蚀现象时，处理的方
法均相同。（ ） 3）降低离心泵的安装高度就可以避免发生汽
蚀现象。（ ） 4）在离心泵的吸入管末端安装单向底阀是为
了防止“汽蚀”。（ ） 5）离心泵的汽蚀是因管内有空气所至的不正
常操作现象。（ ）