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离心泵气蚀的首要因素分析
来源:本站 作者:匿名 发布:2016/5/12 修改:2016/5/12
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【导读】 影响离心泵气蚀的要素是计划与运用离心泵一切必要考虑的疑问,这些年国内外对其进行了许多的研讨。但由于研讨的侧重点不一样,且大多都是对于影响离心泵气蚀的某一参数进行的研讨,构成研讨作用较为松散,且有些观念之间相互敌对。这篇文章概括国内外许多文献,对离心泵气蚀影响要素的有关研讨成果进行比照、分析,得呈如今较为悉数的影响离心泵气蚀的首要要素。

 

影响离心泵气蚀的要素是计划与运用离心泵一切必要考虑的疑问,这些年国内外对其进行了许多的研讨。但由于研讨的侧重点不一样,且大多都是对于影响离心泵气蚀的某一参数进行的研讨,构成研讨作用较为松散,且有些观念之间相互敌对。这篇文章概括国内外许多文献,对离心泵气蚀影响要素的有关研讨成果进行比照、分析,得呈如今较为悉数的影响离心泵气蚀的首要要素。

1.流体物理特性方面的影响

流体物理特性对离心泵气蚀的影响首要包括:所运送流体的纯净度、pH值和电解质浓度、溶解气体量、温度、运动黏度、汽化压力及热力学性质。

(1)纯净度(所含固体颗粒物浓度)的影响 流体中所含固体杂质越多,将致使气蚀核子的数量增多。然后加速气蚀的发生与展开。

(2)pH值和电解质浓度的影响 运送极性介质的离心泵(如一般的水泵)与运送非极性介质的离心泵(运送苯、烷烃等有机物的泵),其气蚀机理是不一样的。运送极性介质的离心泵的气蚀危害或许包括机械作用、化学腐蚀(与流体PH值有关)、电化学腐蚀(与流体电解质浓度有关);而运送非极性介质的离心泵的气蚀危害或许只有机械作用。

(3)气体溶解度的影响 国外研讨标明流体内溶解的气体含量对气蚀核子的发生与展开起到促进作用。

(4)气化压力的影响 研讨标明跟着气化压力的增高,气蚀危害先增加后下降。由于跟着气化压力的增加,流体内构成的不安稳气泡核的数量也不断增加,然后致使气泡决裂数量的增多,冲击波强度增大,气蚀率上升。但假设气化压力继续增大,使气泡数增加到一定极限,气泡群构成一种“层间隔”的作用,阻遏了冲击波行进,削弱其强度,气蚀的损坏程度反而会逐渐下降。

(5)温度的影响 在流体中温度的改动将致使气化压力、气体溶解度、表面张力等其他影响气蚀的物理性质出现较大改动。由此可见,温度对气蚀的影响机制较为凌乱,需联络实习状况进行区分。

(6)表面张力的影响 当其他要素坚持不变,下降流体表面张力可以减少气蚀危害。由于跟着流体表面张力的减小,气泡溃灭所发生冲击波的强度削弱,气蚀速率下降。

(7)液体黏度的影响 流体黏度越大,流速越低,抵达高压区的气泡数越少,气泡幻灭所发生冲击波的强度就减小。一同,流体黏度越大,对冲击波削弱也越大。因此,流体的黏度越低,气蚀危害越严峻。

(8)液体的可压缩性和密度的影响 跟着流体密度的增加,可压缩性下降,气蚀丢掉增加。

2.过流部件质料特性方面的影响

由于泵的气蚀危害首要体现为对过流部件质料的损坏。因此,过流部件的材料功用也将在一定程度上对离心泵的气蚀发生影响,选用抗气蚀功用出色的材料制造过流部件是减少离心泵气蚀影响的有用方法。

(1)材料的硬度 以AISI304质料的叶轮为例,气蚀会构成叶轮材料的加工硬化和相变诱发马氏体钢,这种改动将反过来阻遏材料的进一步气蚀。而加工硬化和相变诱发马氏体钢的抗气蚀性首要依赖于叶轮质料的硬度。

(2)加工硬化与抗疲劳功用 材料加工硬化指数越高,抗疲劳功用越好,则材料抗气蚀功用越好。

(3)晶体结构的影响 在其他条件判定的状况下,抗气蚀率是显微结构的函数。在立方晶系中,由于体心立方晶格的金属具有较高的应变速率敏感性,当应变速率上升时,会致使灵敏的穿晶脆性开裂和解理开裂,并致使点蚀构成,然后发生较大的磨蚀率。对于密排六方晶格的金属,当接近于志向的轴比且处于气蚀环境时,六个滑移系悉数开动,灵敏改动成安稳态FCC,吸收气蚀应力所做的功(大众号:泵管家),使磨蚀率下降。对于面心立方晶格的金属,滑移系较多,在高应力作用下,将发生塑性流变。因此,孕育期长,磨蚀率下降。总之,在气蚀过程中,发生由BCC向HCP或FCC向HCP改动,都将前进抗气蚀性。

(4) 晶粒大小的影响 叶轮所运用金属材料的晶粒标准越小,抗气蚀功用越好。由于金属的晶粒标准越小,细晶使晶界增多,位错滑移受阻,裂纹在拓宽中受阻力增大,延长了磨蚀寿数。

3.离心泵结构计划方面的影响

在离心泵结构计划方面对泵气蚀特性起首要影响的可以分为泵体计划和叶轮计划两个方面。研讨标明影响离心泵气蚀功用的直接要素是叶轮进口的有些活动均匀性,因此叶轮结构计划比泵体的计划对离心泵气蚀的影响大,是首要影响要素。

(1)叶轮结构对离心泵气蚀功用的影响

离心泵叶轮结构对泵的气蚀功用有着首要的影响,合理的叶轮结构可以改善泵的气蚀功用。

1)叶片进口厚度。叶片的架空作用使得进口处流体速度增加而发生压力丢掉。选择较小的叶片进口厚度,可以减少叶片对液流的冲击,增大叶片进口处的过流面积,减少叶片的架空,然后下降叶片进口的绝对速度和相对速度,前进泵的抗气蚀功用。

2)叶轮进口流道表面粗糙度。离心泵的叶轮进口流道的表面粗糙度可以分为二类:一类是孤立粗糙突体(如明显的出色流道表面的夹渣或明显的机加工与非加工过渡棱等),另一类是沿悉数表面某一部份均匀分布的粗糙突体。研讨标明孤立粗糙突体会在液流中致使额外的冲击和漩涡,因此沿悉数表面均匀分布的粗糙突体与一样高度的孤立粗糙突体比照,其气蚀发生的危险性要小得多。由此可见,对粗糙流道的表面,尤其是存在孤立粗糙突体的表面,进行必要的打磨是前进离心泵抗气蚀功用的有用方法。

3)叶片进口喉部面积。叶片进口的喉部面积对离心泵气蚀功用的影响非常之大。假设叶片进口喉部面积较小,即使叶片进口处过流面积与叶轮进口断面面积之比计划的较为合理,但照旧很或许无法抵达志向的气蚀功用。叶轮叶片进口喉部面积过小,将致使叶片进口液流的绝对速度增大,然后构成离心泵抗气蚀功用下降。

4)叶片数。离心泵叶轮内叶片的数量对于泵的扬程、功率、气蚀功用都有较大影响。固然,选用较少的叶轮叶片数量能减少的抵触面,制造简略,但是它对流体的导向作用却变差了(大众号:泵管家);而选用较多的叶片数可以减少叶片负荷,改善初生气蚀特性,但是叶片数过多会构成架空程度的增加,并使相邻叶片之间的宽度减小,然后简单构成汽泡群阻塞流道,致使机泵气蚀功用变差。因此,在选择叶轮叶片数时,一方面要尽量减少叶片的架空与抵触面,另一方面又要使叶道有满意的长度,以保证液流的安稳性和叶片对液体的充分作用。如今,对于叶片数的取值并没有一个判定的、公认的规则。但许多的研讨标明,对于具体的离心泵计划,运用CFD流场数值仿照的方法可以有用的判定叶轮叶片数的最佳计划。

(2)叶轮吸进口参数对离心泵气蚀功用的影响

叶轮吸进口参数即抉择叶轮叶片进口面积的有关结构参数,其包括:叶片进口冲角、叶轮进口直径、叶片进口流道宽度以及轮毂直径。

1)叶片进口冲角Δβ一般取正冲角(3°~10°)。由于选用正冲角,增大了叶片进口角,然后可以有用减小叶片的曲折,增大叶片进口过流面积,减小叶片的架空。这些要素都将减小v0和ω0,前进泵的抗气蚀功用。并且离心泵的流量增加时,进口相对液流角增大,选用正冲角可以避免泵在大流量下工作时出现负冲角,构成λ2急剧上升(如下图所示)。许多研讨标明增大叶片进口角,坚持正冲角,能前进泵的抗气蚀功用,并且对功率影响不大。但冲角的选择对离心泵的抗气蚀功用则存在一个最优值,并不是冲角越大越好,应联络实习状况进行分析、选择。

2)叶轮进口直径。在流量安稳的状况下,叶轮进口处液流的绝对速度和相对速度都是吸入管径的函数。因此,对于前进离心泵的抗气蚀特性,叶轮进口直径存在一个最佳值。当叶轮进口直径小于此最佳值时,跟着叶轮直径的增大,进口处的流速减小,离心泵气蚀功用不断前进。但当叶轮直径的取值超越最佳值今后,对于给定流量来说,跟着进口直径的增大,在叶轮进口有些将构成阻滞区和反向流,使离心泵气蚀功用逐渐恶化。

3)叶片进口流道宽度。在离心泵的工况不变的状况下,增大叶片进口处流道的宽度会使液流绝对速度的轴面分速度减小,然后改善离心泵的气蚀特性,并且对离心泵的水力功率和容积功率影响较小。

4)轮毂直径。减小叶轮的轮毂直径会增大叶轮流道的实习进口面积,然后使离心泵的气蚀功用得到改善。

5)叶轮前盖板的曲率半径。流体在流经离心泵吸进口至叶轮进口处时,由于流道缩短,流体流速增加,然后发生一定的压力丢掉。一同,由于在此过程中流体活动的方向由轴向变为径向,因转弯处流场不均匀也会发生一有些压力丢掉。可见叶轮前盖板曲率半径的大小直接影响着压力丢掉的大小,进而影响着离心泵的气蚀特性。选用较大的曲率半径可削弱前盖处液流转弯处流速的改动,使流速均匀平稳,改善离心泵气蚀功用。

4.其他方面的影响:

1.参数的相互影响

到如今为止,对离心泵气蚀影响要素的研讨都只是对于某个参数进行的,对各个参数间的相互影响则很少研讨。但结构参数的影响是一个共同的整体,它们是相互制约、相互影响的,往后的研讨应该向概括影响要素方向展开。

2.离心泵的工作工况

离心泵在实习运用过程中,由于操作条件极为凌乱,泵进口流量、压力随之不断改动。因此,离心泵的实习工况一般与实验、计划的工况存在较大的差错。其发生气蚀的或许远远超出实验的估计。

小结

由于气蚀的机理非常凌乱,影响离心泵气蚀的要素较多,且各种要素并不是孤立作用的,不一样的影响要素之间存在相互作用、相互影响。因此在研讨离心泵的气蚀功用时,应联络实习状况对影响泵气蚀的机理与要素进行通盘的考虑。这些年,跟着CFD 技术的展开,通过对离心泵内流场的数值仿照,为研讨多种要素一同影响下的离心泵气蚀功用供给了新的手法。但如今,大多数离心泵气蚀CFD数值仿照仍局限于研讨单一要素对泵气蚀功用的影响,接下来的研讨应更多注重不一样要素间相互作用对离心泵抗气蚀功用的影响。

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