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离心泵汽蚀的主要原因分析
浏览次数:833次   更新时间:2018-10-10 16:25:22

  流体物理特性对离心泵汽蚀的影响主要包括:所输送流体的纯净度、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

  输送极性介质的离心泵(如一般的水泵)与输送非极性介质的离心泵(输送苯、烷烃等有机物的泵),其汽蚀机理是不同的。输送极性介质的离心泵的汽蚀损伤可能包括机械作用、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);而输送非极性介质的离心泵的汽蚀损伤可能只有机械作用。

  (3)气体溶解度的影响

  研究表明随着气化压力的增高,汽蚀损伤先升高后降低。因为随着气化压力的升高,流体内形成的不稳定气泡核的数量也不断升高,从而引起气泡破裂数量的增多,冲击波强度增大,汽蚀率上升。但如果气化压力继续增大,使气泡数增加到一定限度,气泡群形成一种“层间隔”的作用,阻止了冲击波行进,削弱其强度,汽蚀的破坏程度反而会逐渐降低。

  (5)温度的影响

  当其他因素保持不变,降低流体表面张力可以减少汽蚀损伤。因为随着流体表面张力的减小,气泡溃灭所产生冲击波的强度减弱,汽蚀速率降低。

  (7)液体黏度的影响

  随着流体密度的增加,可压缩性降低,汽蚀损失增加。

  2.过流部件材质特性方面的影响

  以AISI304材质的叶轮为例,汽蚀会造成叶轮材料的加工硬化和相变诱发马氏体钢,这种变化将反过来阻止材料的进一步汽蚀。而加工硬化和相变诱发马氏体钢的抗汽蚀性主要依赖于叶轮材质的硬度。

  (2)加工硬化与抗疲劳性能

  在其他条件确定的情况下,抗汽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,会引起快速的穿晶脆性断裂和解理断裂,并导致点蚀形成,从而产生较大的磨蚀率。对于密排六方晶格的金属,当接近于理想的轴比且处于汽蚀环境时,六个滑移系全部开动,迅速转变成稳定态FCC,吸收汽蚀应力所做的功,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,磨蚀率降低。总之,在汽蚀过程中,发生由BCC向HCP或FCC向HCP转变,都将提高抗汽蚀性。

  (4) 晶粒大小的影响

  在离心泵结构设计方面对泵汽蚀特性起主要影响的可以分为泵体设计和叶轮设计两个方面。研究表明影响离心泵汽蚀性能的直接因素是叶轮进口的局部流动均匀性,因此叶轮结构设计比泵体的设计对离心泵汽蚀的影响大,是主要影响因素。

  (1)叶轮结构对离心泵汽蚀性能的影响

  叶片的排挤作用使得进口处流体速度增加而产生压力损失。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,减少叶片的排挤,从而降低叶片进口的绝对速度和相对速度,提高泵的抗汽蚀性能。

  2)叶轮进口流道表面粗糙度。

  叶片进口的喉部面积对离心泵汽蚀性能的影响非常之大。如果叶片入口喉部面积较小,即使叶片进口处过流面积与叶轮进口断面面积之比设计的较为合理,但仍旧很可能无法达到理想的汽蚀性能。叶轮叶片进口喉部面积过小,将导致叶片进口液流的绝对速度增大,从而造成离心泵抗汽蚀性能下降。

  4)叶片数。

  叶轮吸入口参数即决定叶轮叶片进口面积的相关结构参数,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。

标签:离心泵
   
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