离心泵的气蚀现象
离心泵的汽蚀现象介绍
离心泵的汽蚀现象介绍
离心泵的汽蚀现象是指在泵运行过程中，由于流体在泵叶轮周围形成了负压区域，造成液体中的蒸汽产生泡沫和空化现象，从而影响离心泵的正常工作。
离心泵的汽蚀现象主要原因有以下几个方面：
1. 进口压力过低：当进口压力过低时，会导致负压区域扩大，形成空化现象，进而引起汽蚀。
这可能是由于系统进口管道设计不当、管道内有空气或气体混入，或者是由于液位下降等引起进口压力降低。
2. 流体速度过高：当液体进入离心泵时速度过高，会导致液体在叶轮周围产生过高的负压，形成空化现象，进而引起汽蚀。
这可能是由于泵的转速过高或泵的进口截面积过小。
3. 液体中含有气体或蒸汽：液体中含有气体或蒸汽会增大液体的蒸汽压力，使液体易产生汽蚀现象。
4. 泵的设计或制造缺陷：离心泵的叶轮或叶片设计不当，叶轮与泵壳之间的间隙过大，也会导致泵产生汽蚀现象。
离心泵汽蚀的危害包括：降低泵的工作效率、降低泵的扬程、增加能量消耗、增加振动和噪音，甚至会导致泵的损坏。
为了避免离心泵的汽蚀现象，可以采取以下措施：
1. 确保泵的进口压力不低于设计要求，避免进口压力过低。
2. 合理设计进口管道，确保管道内无气体或空气混入。
3. 控制泵的流量，避免流速过高。
4. 减少液体中的气体含量，通过适当的脱气措施。
5. 选择合适的泵型和合理的泵设计，避免泵的鼓风效应。
对于离心泵来说，汽蚀是一种常见的故障现象，需要注意泵设计、操作和维护，以避免或减少汽蚀的发生。
泵—离心泵的汽蚀现象
装高度 Hg 。即：
H g [H g ] (1 ~ 0.5) 2.7 (1 ~ 0.5) 1.7 ~ 2.2(m)
改善离心泵汽蚀性能的途径
目 录
1 改善离心泵汽蚀性能的途径
改善离心泵汽蚀性能的途径
提高离心泵抗汽蚀性能可以从两个方面进行考虑： 一方面合理设计泵的吸入装置及安装高度，使泵入口处具有足够大的汽蚀余量。 另一方面改进泵的结构参数或结构形式，使泵具有尽可能小的允许汽蚀余量。
分析：已知：流量：Q=468m3/h、 扬程：H=38.5m、允许吸上真空高度：[HS]=6m、 吸入管路损失：∑hs =2m。
解题：因为在样本中查得的流量和相关参数是在标准大气压，温度为293K，介质 为清水而侧得的，所以如果条件与上述条件相差很多，则必须进行修正。
（1）输送293K的清水时，泵的允许安装高度为：
这种气泡不断形成、生长和破裂、使材料受到破坏的过程，总称为汽蚀现象。
3. 汽蚀产生的原因和条件
① 从汽蚀现象发生的条件来看，主要时由于进入叶轮 吸入口液体的压头降低的太多。
② 真正的低压部位见图2-43中的K点所示。
③ 要控制叶轮入口附近低压区K点的压力，使 pk>pt ， 才不会出现汽蚀现象。
图2-43 液流低压部位
② 泵本身的汽蚀性能，通常用汽蚀余量△h表示，也可用NPSH 表示。所以，避免 汽蚀现象的方法是改变离心泵自身的结构。
2. 与泵的吸入装置情况有关
① 对同一台泵来说，在某种吸入装置条件下运行时会发生汽蚀，若改变吸入装置 条件，就可能不发生汽蚀，这说明泵在运转中是否发生汽蚀与泵的吸入装置情 况也有关系。
[H g ]
pa
g
pt
g
[h]
hAS
离心泵的气蚀现象及原因
离心泵的气蚀现象及原因离心泵的气蚀现象及原因（1）气蚀现象离心泵的叶轮在高速旋转时产生很大的离心力，液体在离心力的作用下，使泵的入口处产生低于离心泵的气蚀现象及原因（1）气蚀现象离心泵的叶轮在高速旋转时产生很大的离心力，液体在离心力的作用下，使泵的入口处产生低于大气压的真空度，当入口压力达到在该温度下的液体气化压力时，液体就开始汽化形成气泡。
这样，在运动的液体中形成的气泡随液体一起流动。
当气泡达到静压超过饱和蒸汽压区域时，气泡迅速溃灭。
周围的液体以高速向气泡中心运动，这就形成了高频的水锤作用，打击叶轮表面，并产生噪音和振动。
这种气泡的产生和破灭过程反复进行就对这一区域的叶轮表面产生破坏作用，使泵流量减少，扬程下降，效率降低等，这种现象叫气蚀现象。
（2）造成汽蚀的主要原因有：a.进口管路阻力过大或者管路过细；b.输送介质温度过高；c.流量过大，也就是说出口阀门开的太大；d.安装高度过高，影响泵的吸液量；e.选型问题，包括泵的选型，泵材质的选型等。
（3）离心泵的气缚：由于泵内气体的存在，离心泵的叶轮在高速旋转时，由于气体的密度小,其离心力不能产生足够的真空度，而无法将液体吸上来。
气缚是泵体内有空气，一般发生在泵启动的时候，主要表现在泵体内的空气没排净；而汽蚀是由于液体在一定的温度下达到了它的汽化压力，和输送介质，工况有密切的关系．（4）气蚀余量：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，汽蚀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。
离心泵吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米）水泵气蚀余量有两个概念：其一是与安装方式有关，称有效的气蚀余量NPSHA，它是指水流经吸入管路到达泵吸入口后所余的高出临界压力能头的那部分能量，是可利用的气蚀余量，属于“用户参数”；其二是与泵结本身有关，称必需的气蚀余量NPSHR，它是流体由泵吸入口至压力最低处的压力降低值，是临界的气蚀余量，属于“厂方参数”。
离心泵的汽蚀现象
三 改善气蚀现象的途径
• 采用超汽蚀叶形的诱导轮； • 采用抗汽蚀材料； • 降低吸入管阻力； • 采用双吸式叶轮； • 采用诱导轮。
二 最大允许高度计算
最大安装高度如何表示呢？
只需将上面式子中那个括号换为必需汽蚀余量即可。用这个式子计算 出来的最大安装高度称为最大允许高度。必需汽蚀余量中厂家为用户 加入了安全量。
二 最大允许高度计算
最大安装高度如何表示呢？
当泵和被输送的液体一定时，最大允许安装高度的数值与泵输送流体的流量 和温度有关。流量越大吸入管路压头损失和必需汽蚀余量越大,被输送流体 的温度越高其饱和蒸气压就越高，因此流量越大温度越高，计算出的最大允 许安装高度越低以此结果安装泵越保险。所以应该采用操作中可能的最大流 量和最高温度来计算最大允许安装高度。
一 气蚀现象
离心泵的安装高度：Hg
问题：Hg有无高度限制？
0-0’~1-1’：
p0 g
Hg
p1 g
u12 2g
H f(01)
Hg ，则p1，Pk 当Pk≤Pv……
中心附近：液体沸腾-气泡-外缘-压
缩-淬灭-真空-液体-撞击叶片-大大
加剧腐蚀-汽蚀。
一 气蚀现象
一台离心泵在汽蚀状态下运行， 有哪些可觉察的外在表现呢？
允许高度计算
实际汽蚀余量大于等于必需汽蚀余量： 必需汽蚀余量作为泵的一个性能参数，放到产品说明书中，用户用它来计算安装高度的 上限值。 取0截面和1截面写机械能衡算式。
Hg
P0 g
( P1 g
u12
2g
Pv ) Pv
g
g
H f(01)
（1）泵体振动并发出刺耳的噪声；
（2）泵的压头和流量明显低于正常 值，严重时泵不能吸、排液体；
离心泵的汽蚀现象及其防范措施
离心泵的汽蚀现象及其防范措施离心泵的用途十分广泛，如化工、采矿、火力发电，建筑消防、给排水等。
水泵的汽蚀、磨蚀及其联合作用的破坏一直是水泵运行、维护及管理工作中的一个重要问题。
泵在运行过程中，由于设计不合理、吸入口压力过低或输送液体温度过高等原因，会发生气蚀。
汽蚀对水泵危害很大，使离心泵不能正常工作，甚至停运。
一、汽蚀现象由于水的物理特性，我们知道，水和汽可以互相转化，转化的条件即温度与压力。
一个大气压下的水，当温度上升到100℃时就开始汽化。
但在高原地区，水在不到1O0℃就开始汽化。
如水温一定，降低水的压力，当压力下降到某一数值时，水就开始汽化并产生汽泡，此时的压力就称作该对应水温下的汽化压力。
汽化发生后，就有大量的蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成许多蒸汽与流体混合的小汽泡。
当汽泡随水从低压区流向高压区时，在高压作用下，迅速凝结而破裂。
在破裂瞬间，产生局部空穴，高压水以极高的速度流向原汽泡占有空间，形成一个冲击力。
由于汽泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结，在冲击力作用下又形成小汽泡再被高压水压缩凝结，如此多次反复，在流道表面极微小的面积上，冲击力形成的压力可高达几百甚至上千兆帕，冲击频率可达每秒几百万次。
材料表面在水击压力的作用下，形成疲劳而遭严重破坏，从开始的点蚀到严重的海绵状空洞，甚至蚀穿材料壁面。
另外，产生的汽炮中还夹杂着某种活性气体如氧气，它们借助气泡凝结时放出的热量可使局部温度升至200—300℃，对金属起化学腐蚀作用。
我们把这种汽化产生汽泡,汽泡进入高压区破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。
关于汽泡形成机理的研究发现，如果液体与固体的接触面上的缝隙中存在微波的气核，在汽化发生时，缝隙中的这些微笑气核首先迅速成长成为肉眼可见的气泡（或称空泡），而汽核的存在对汽化产生的压力具有明显的影响，在无气核条件下，汽化发生于热力学平衡态所对应的饱和蒸汽压力；气核越大对应的汽化压力也比热力学饱和蒸汽压力高出越多。
离心泵的常见汽蚀现象和原因
离心泵的常见汽蚀现象和原因
离心泵的常见汽蚀现象有：
1. 吸入气泡：当泵的进口侧发生压力降低或过高挡齿扩展时，会导致液体中的气体析出，形成气泡。
这些气泡会在离心泵的叶轮中产生均匀的分布，从而降低泵的效率。
2. 涡旋汽蚀：当液体在进口侧发生过高速度变化时，会形成涡旋。
这些涡旋会增加液体的动能，降低液体的压力，从而导致汽蚀现象。
3. 液体蒸发：当液体流经离心泵时，由于压力降低，液体中的低沸点液体或液体中的溶解气体会蒸发。
这些蒸发的液体或气体会形成气泡，从而导致汽蚀现象。
4. 液体沸腾：当液体的温度超过其饱和温度时，液体中的气体会迅速蒸发并形成气泡。
这些气泡在叶轮中会瞬间崩溃，形成震荡振动，从而导致汽蚀现象。
汽蚀的原因主要有：
1. 泵入口压力过低：当泵入口的压力低于饱和汽压时，液体会部分蒸发从而形成气泡，导致汽蚀。
2. 泵出口压力过高：当离心泵的出口压力过高时，液体流速过快，造成液体动能增大，压力降低，从而引发汽蚀。
3. 进口管道设计不当：进口管道过长、过细，存在弯曲或阻塞等情况，会导致液体流速变化过快，形成涡旋，引发汽蚀。
4. 泵运行条件不稳定：如果泵运行条件频繁变化，如流量变化大，压力波动等，会导致液体的压力降低和涩蚀。
5. 液体本身的特性：液体中的溶解气体过多，低沸点液体成分过多，液体温度过高等都会增加汽蚀的风险。
离心泵的汽蚀现象介绍
离心泵的汽蚀现象介绍(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Hg1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΄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9.81×104Pa，与泵出厂时的实验条件基本相符，所以泵的安装高度为Hg=5.7-0-1.5=4.2 m。
离心泵的汽蚀现象及消除案例分析
离心泵的汽蚀现象及消除【案例描述】离心泵运转时，液体压力沿着泵入口到叶轮入口而下降，在叶片入口附近的液体压力达到最低，此后由于叶轮对液体作功，液体压力很快上升。
当叶轮叶片入口附近的最低压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力时，液体就汽化。
同时，使原来溶解在液体内的气体也逸出，它们形成气泡。
当气泡随液体流到叶道内压力较高处时，外面的液体压力高于气泡内的汽化压力，则气泡又重新凝结溃灭形成空穴，瞬间内周围的液体以极高的速度向空穴冲来，造成液体互相撞击，使局部的压力骤然增加。
这样，不仅阻碍液体正常流动，尤为严重的是，如果这些气泡在叶轮壁面附近溃灭，则液体就像无数个小弹头一样，连续地打击金属表面。
其撞击频率很高，于是金属表面因冲击疲劳而剥裂。
如若气泡内夹杂某种活性气体(如氧气等)，它们借助气泡凝结时放出的热量(局部温度可达200～300℃)，还会形成热电偶，产生电解，形成电化学腐蚀作用，更加速了金属剥蚀的破坏速度。
象这种液体汽化、凝结、冲击、形成高压、高温、高频冲击负荷，造成金属材料的机械剥裂与电化学腐蚀破坏的综合现象称为离心泵的汽蚀现象。
汽蚀发生时，由于机械剥蚀与化学腐蚀的共同作用，致使材料受到破坏，还会出现噪声和振动。
汽蚀发展严重时，大量气泡的存在会堵塞流道的截面，减少流体从叶轮获得的能量，导致泵中液体中断，不能正常工作。
【案例分析】一、离心泵汽蚀的原因液体的汽化程度与压力的大小、温度高低有关。
当液体内部压力下降，低于液体在该温度下的饱和蒸汽压时，便产生汽蚀故障。
凡影响液体压力和饱和蒸汽压力的因素都会影响汽蚀的发生，通常的因素有：1．泵进口的结构参数：包括叶轮吸入口的形状、叶片入口边宽度及叶片进口边的位置和前盖板形状等。
2．泵的操作条件：它包括泵的流量、扬程及转速等。
3．泵的安装位置：它包括泵的吸入管路水力损失及安装高度。
4．环境因素：它包括泵安装地点的大气压力以及输送液体的温度等。
二、离心泵汽蚀的诊断方法判断离心泵是否发生汽蚀，可以采用观察法、泵体外噪声法、振动法、超声波法等。
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离心泵的气蚀现象与允许吸上高度
（一）离心泵的气蚀现象
问题：叶轮入口形成的低压越低，液体被吸入泵的可靠性越大？
当入口压强p1〈输送液体温度下的饱和蒸汽压p s时，液体会
汽化。
汽化量与△p=p1-p s成正比。
气泡与叶片间的液体一同抛向
叶轮外缘，过程中气泡受到压力的作用迅速地凝结或破裂，气泡的
消失产生局部的真空，其周围的液体以极其高速涌向该空间造成达
几万kPa的极大冲击压力，冲击频率高达每秒几万次，冲击使泵体产
生震动并发出噪音。
气泡多发生在叶轮入口附近，气泡凝结破裂时，液体象许多细
小的高频冲击“水锤”（600～25000Hz）那样击打着叶轮和壳体的
表面，使材料表面出现麻点以致穿孔，严重时金属晶粒松动并剥落
冲蚀成蜂窝状，甚至断裂，以至叶轮或泵壳不能使用。
这种现象
——气蚀。
除机械破坏外，气蚀还伴有电解、化学腐蚀等多种复杂的作
用。
泵在气蚀条件下运行，泵体震动发出噪音、流量明显下降，压
头、效率大幅度降低。
严重时不能吸上液体。
为避免气蚀现象，必
须保证P1,min>Ps。
有效方法：按泵的“允许吸上高度”（或“气蚀余量”）结合输
送液体的性质确定泵的“安装高度”。
（二）离心泵的允许吸上高度（允许安装高度，极限）
泵的饿允许吸上高度：泵的许入口与吸口侧储槽液面间允许达到
的最大垂直距离，Hg，m。
设泵在允许的安装高度操作，在0-1间列柏努利方程式
：
由图示可见P1>P1,min,
其差包括:安装真空表处与压强最小处之间
的压强差和流动损失等。
表示泵吸上能力的指标：
1、允许吸上真空度
H s'=(P a-P1)/ρg (2-21)
P a-P1——液面到泵入口间的真空度，
P1>P1,min>P s,H s'用输送
液体柱高度表示的真空度，[m液柱]。
（2-21）代入（2-19）：H g=H s'-（u1）
2/2g-H f,0-1（2-22）
H'与泵的结构、输送液体的流量、物性及当地大气压强有关。
厂家给的Hs'是以1at，20oC清水为介质表定的Hs'。
有人建议
再减去0.5～1m的高度。
2、气蚀余量△h（多为油泵用）
为防止气蚀现象发生，离心泵入口附近的液体静压头P1/ρg与动
压头（u1）2/ρg之和必须大于操作温度下液体的饱和蒸汽压头的一
个最小值。
发生气蚀的临界条件是（设P1,min处为k-k'截面）：
p1,min等于p，此时对应的p1也达其最小值，1-k：
∵Q↑→△h↑，∴应取Q max下的△h值。
防止发生气蚀，从下列方面入手：
1、提高泵自身气蚀能力：增加叶轮叶片进口的宽度b1;适当增大叶
轮前盖板的曲率半径，改善流速分布的均匀性；平衡孔面积>5倍密
封环间隙的面积，以减小泄露流速→减小对主流的影响，提高抗气
蚀能力；增加叶轮等的光洁度和流线型等等。
2、防止发生气蚀的措施：减小Hg；减小Hf,0-1如d1↑、L↓、减少
弯头(或增大角度)、附件等；防止常时间在大流量下进行；同流量
下采用双吸泵，进口流速↓，等等。
3、采用诱导轮：诱导轮属于轴流式叶轮，无离心式叶轮促进液体和
气泡分离的离心作用。
在诱导轮外缘产生的气泡沿轴向运动时，轮
毂侧的液体在离心力作用下把气泡压控在外缘局部，在诱导轮内凝
结。
不易造成整个流道的堵塞。