首页 泵阀知识 化工泵叶轮气蚀防范措施,超简单巨实用!
来源:http://www.chempv.com | 时间:2023-08-15 09:42:31 | 浏览:620

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化工泵内流道中,当液体压力下降到等于或低于当时液温下相应的蒸发压力时,就会出现气泡。气泡主要是蒸汽,但由于水中有一定量的气体溶解,除蒸汽外,气泡中还夹有少量的气体。当水流到高压区时,蒸汽再次凝结成水,气泡逐渐变形破裂。当气泡在墙壁附近破裂时,会产生很大的冲击力,可以达到数百个气压,甚至数千个气压,破坏管道的材料。气泡的形成和生长,直到崩溃和破裂,甚至材料侵蚀的过程被称为气蚀。

一、为便于研究,根据观察到的气泡形态,将气蚀分为以下四种类型:

(1)移动气蚀。是指由单个瞬时气泡或小孔形成的气蚀。这些气泡在液体中形成,并随着液体的流动而生长、收缩甚至崩溃。当气泡量较大时,它们呈云状。

(2)固定气蚀。是指附着在绕流体固定边界上的气穴形成的气蚀。固定气蚀的气穴与液体有光滑的分界面,小的移动气泡可以在分界面上观察到。

(3)涡旋气蚀。是指涡旋中心产生的气泡。涡旋中心速度大,压力低,容易使液体蒸发产生气泡。涡旋气蚀可移动或固定。轴流泵叶片端部会产生这种气蚀。

(4)振动气蚀。是指液体中连续高振幅、高频压波形成的气蚀。

当固壁振动时,液体中会产生压力脉动。当振动达到一定强度时,液体压力会降低到引起振动气蚀。此时,液体和固壁之间的交界处会产生气泡。这种气蚀可以发生在内燃机的气缸套中,这在泵中并不常见,但人们使用这种类型的气蚀来研究材料的耐腐蚀性。

离心泵内的气蚀噪声与气蚀的发展有关。泵内气蚀初生时,由于气泡崩溃时微细射流的冲击而产生噪声。随着气蚀的发展,噪声的分贝数也逐渐增加,其值在泵中“断裂”在工况达到大之前。由于气蚀的进一步发展,液体中气泡的增加起到缓冲作用,断裂前噪声迅速降低,断裂时噪声降低到较小。一般来说,当噪声较大时,气蚀对材料的破坏也很强,因此,在断裂条件前发生气蚀噪声和材料破坏。

移动气蚀和固定气蚀经常在离心泵叶轮中观察到。发生气蚀时,会产生噪声和振动。当气泡崩溃时,微细射流的高速冲击会产生噪音,并在泵附近感觉到振动。在小泵中,有时人们不知道,因为周围其他来源的噪声掩盖了气蚀噪声。这种噪音在抽水站很容易感知。因此,气蚀噪声的严重性往往取决于设备的情况,甚至像尖锐的呼啸声一样。

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二是防止气蚀的主要措施:

(1)正确确定泵的安装范围。设计泵站时,应使装置的气蚀余量大于泵的允许气蚀余量,并充分考虑泵装置可能遇到的各种工况,以正确确定泵的安装范围。

(2)尽量减少吸水管道的水流损失。设计泵站时,可适当增加吸水管直径,缩短吸水管长度,减少管道附件,减少通流部分断面变化率,提高管壁清洁度。

(3)进水条件良好。进水池内的水流应稳定均匀,无涡流。进水流道设计应合理,使进入叶轮的水流速度和压力分布均匀,避免局部低压区域。

(4)调整工作点。在水泵运行过程中,可以通过调整水泵工作点来减少气蚀,适当减少离心泵的流量△h(气蚀余量)或增加HS值(允许吸入真空高度)。

(5)降低水泵的工作速度。降低水泵的工作速度可以降低气蚀。

(6)涂环氧树脂。在易发生气蚀的部位涂一层环氧树脂,可以提高叶轮表面的耐腐蚀性,减少叶轮表面被气蚀破坏的程度。

消除水泵的气蚀,可以在一定程度上减少水泵的振动。

三、气蚀机理主要有以下几个方面:

(1)气蚀核理论。从工程的角度来看,当液体中某个地方的压力下降到等于或低于当时液温下的蒸发压力时,就会形成气泡,这是气蚀的初生。事实上,人们逐渐意识到,随着液体中杂质的增加或减少,在高于或低于汽化压力的情况下,可以产生初始气蚀。所谓杂质,是指液体中所含的可溶性和不可溶性气体,以及灰尘等固体点,其中不可溶性气体对气蚀的初生影响较大。不溶性气体隐藏在水中杂质的小缝隙中,形成微小的气泡,形成气泡与液体之间弯曲的月形界面。当液体的中压强度降低,小气泡的体积扩大到超过间隙的体积时,所谓的气体核在升力或流体动力的作用下与固体质量点分离。气核的尺寸很小,只有几微米,肉眼很难观察到。当液体中的压力降低时,气核迅速生长成肉眼可见的气泡。当气核较小时,液压需要低于蒸发压力才能引起气蚀。当气核较大时,当液压大于蒸发压力时,也会产生气蚀。因此,气蚀初生的压力不是固定的,而是取决于液体中气核的大小和数量。

(2)粘度的影响。液体的粘度会减缓气泡的生长和崩溃,也就是说,对于粘性液体,生长和崩溃的时间比非粘性液体大得多。因此,如果液体粘度大,液体在压力低于蒸发压力的负压区域停留时间短,液体流动中的气蚀现象很难发生,因为气泡的体积太晚,无法改变液体流动结构的大小。事实上,泵的液体由于粘度而改变流体动力学特性,而速度分布的改变可能会增加气蚀的风险。

(3)表面张力的影响。气泡表面将压力分为气泡外部和气泡内部两部分,气泡外部为液体压力,气泡内部可设置为蒸发压力。假设气泡是球形的,气泡表面张力下的平衡如下:

可以看出,液体的表面张力越大,气泡生长所需的PV-P压差越大,气泡崩溃所需的压差越小。这意味着表面张力加速了崩溃,因此气泡崩溃的影响将随着表面张力的增加而增加。

应该指出的是,只有当气泡的大小非常小时,表面张力的作用才很重要,当气泡的大小增加时,表面张力的影响才能被忽略。一般来说,表面张力会阻碍气蚀的发生,当气蚀发生时,气蚀会更快地完成。

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