1、離心泵的氣蝕

        離心式水泵在許多工程中廣泛應用,但在實際應用中,由于安裝人員對泵的理論性能不甚了解,認為泵的揚程越大,安裝高度越大。結果造成泵經常發生氣蝕,影響泵的正常工作。

        據物理學知,當液面壓強降低時,相應氣化溫度也降低。例如: 水在一個大氣壓下的氣化溫度為100 ℃,當水面壓強降至2431.2Pa ,水在20℃時開始沸騰。開始氣化的液面壓強叫氣化壓力(Pv) 。如果泵內某處的壓強(Pk) 低于該處液體溫度下的氣化壓力即Pk < Pv ,部分液體就開始氣化形成氣泡,發生氣蝕。如氣蝕持續發展,氣泡大量產生,就會影響正常流動,出現躁聲和振動,甚至造成斷流現象。此時,泵的揚程、流量和效率都明顯下降,必將縮短泵的壽命。

2、泵的安裝高度與吸入口真空度

        正確決定泵的吸入口壓強(真空度) ,是控制泵運行時不發生氣蝕而正常工作的關鍵。

        用能量方程建立泵的吸入口壓強的計算公式:

Z0+P0/r+V0²/2g =Zs+Ps/r+Vs²/2g+Σhs

        式中: r 為水的容重; P0 、Ps 為液面和泵吸入口處的壓強; Hg 為泵的安裝高度; Vs 為泵入口處的平均速度; g 為重力加速度;Σh 為吸液管路的水頭損失。

        通常認為V0 = 0 ,由此可得:

P0/r-Ps/r =Hg+ Vs²/2g + Σhs (1)

        如果吸液池面受大氣壓Pa 作用,即P =Pa ,則泵吸入口壓強水頭Ps/r 就低于大氣壓的水頭pa/r ,這恰是泵吸入口處真空度Hs 。所以(1) 式可寫為:

Hs = ( Pa - Ps)/r = Hg + Vs²/2g + Σhs (2)

        式中: Hs 為吸入口真空度; Pa 為大氣壓。

圖1 　離心泵的幾何安裝高度

        通常,在一定流量下運轉時,則Vs ²/2g 及管路水頭損失都應是定值。所以泵的吸入口真空度將隨泵的幾何安裝高度的增加而增加。如果吸入口真空度增加至某一最大值,即泵的吸入口壓強接近液體的汽化壓力時,泵內就會開始發生氣蝕。為避免發生氣蝕, (2) 式確定的實際Hs 值應小于Hsmax值。為確保泵的正常運行,水泵實際的安裝高度應遵守:

Hg < [Hg] ≤[Hs] - ( Vs²/ 2 g + Σhs) (3)

        式中:[Hg]為最大安裝高度。

3、離心泵的安裝高度與氣蝕余量的關系

        為了避免發生空泡現象,至少應該使泵內液體的最低壓強大于液體在該溫度時的氣化壓力,即Pmin> Pv ,液體自吸入口S 流進葉輪的過程中,在它還未被增壓之前,因流速增大及流動損失,而使靜壓水頭由Ps/r 降至pk/r ,這說明泵的最低壓強點不在泵的吸入口處,而在葉片進口的背部K點處(圖2) 。

圖2 　液流進入泵后的能量變化過程