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第四章 水力机械空化与空蚀

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第四章 水力机械空化与空蚀. §4-1 汽蚀现象. 在某个温度下,压力低到某一值时,液体发生汽化,此压力称为该温度下的汽化压力,一般用 pv 表示。液体流动过程中,如果某一部位的压力低于某一临界压力(一般情况,该临界压力与水的汽化压力接近)时,溶解于水的气体逸出,形成空泡(空穴),当空泡随水流运动到压力较高的地方时,空泡迅速凝结而溃灭。. § 4-1 汽蚀现象. 某温度 T 下 → 临界压力( Pv 一般) → 空泡 → 向高压区移动 → 溃灭凝结 → 破坏(疲劳破坏,剥蚀、电化学) → 噪音,性能下降。. § 4-2 汽蚀性能参数. 叶栅空化数.

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§4-1 汽蚀现象

在某个温度下,压力低到某一值时,液体发生汽化,此压力称为该温度下的汽化压力,一般用pv表示。液体流动过程中,如果某一部位的压力低于某一临界压力(一般情况,该临界压力与水的汽化压力接近)时,溶解于水的气体逸出,形成空泡(空穴),当空泡随水流运动到压力较高的地方时,空泡迅速凝结而溃灭。

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§ 4-1 汽蚀现象

  • 某温度T下→临界压力(Pv一般)→空泡→向高压区移动→溃灭凝结→破坏(疲劳破坏,剥蚀、电化学)→噪音,性能下降。
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§ 4-2 汽蚀性能参数

叶栅空化数

  • 一、汽蚀余量NPSH
  • 在泵进口(尾水管出口)所具有的高出汽化压力的富裕(余)能头,其大小以换算到基准面的水柱高表示
  • 二、必须汽蚀余量
  • 叶轮内压力最低点的压力等于汽化压力时,机器的汽蚀余量
  • C0——叶片进口前(水轮机出口)液流的绝对速度
  • W0——相对速度
  • ——流速分布不均系数。由试验得出,是泵的固有参数
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§ 4-2 汽蚀性能参数

① S-0列能量方程

② 0-k列相对运动伯努利方程

③= ①+②-

即:

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§ 4-2 汽蚀性能参数

即:

当初生空化(出现第一个空化空泡)时

要求

临界汽蚀余量 :效率下降1%~3%时所对应的

实际中一般认为:

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§ 4-2 汽蚀性能参数

三、有效汽蚀余量(装置汽蚀余量)

1、定义

它是装置提供给泵(水轮机)的汽蚀余量

2、表达式:列进水池和水泵进口(水轮机出口)

3、     的关系

a.   与装置无关,  与装置有关

b.   越小,抗汽蚀性能越好

四、允许汽蚀余量

保证不发生汽蚀的最低汽蚀余量

实际中常用   代替  :

K—安全余量

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§ 4-2 汽蚀性能参数

五、允许吸上真空高[Hs]′

1、定义:使之不发生气蚀,泵进口(水轮机出口)所允许的最大真空度

2、表达式

要不发生汽蚀,当 时, 有最大值

当不是标准状态时必须修正

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进水池面与泵进口列能量方程

§ 4-2 汽蚀性能参数

六、汽蚀系数

水力机械的汽蚀系数

装置空化系数(托马系数)

七、安装高度的确定

—压力最低点到进水池面(水轮机下游水面)

1)   已知

由有效汽蚀余量公式

要求水泵不发生汽蚀

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§ 4-2 汽蚀性能参数

对于水轮机:

     ,     安全系数,比转速愈高  的值越大,

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§ 4-2 汽蚀性能参数

2)[Hs] 已知

列进水池面与泵进口断面

要求

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§ 4-2 汽蚀性能参数

a),b),c)为常规泵; d),e),f)为大型泵

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§ 4-2 汽蚀性能参数

  • 八、汽蚀比转速
  • 汽蚀余量或吸上(吸出)真空度(高),只能说明某台机器汽蚀性能的好坏,而不能比较不同机器的汽蚀性能,为此引进包括设计参数在内的综合汽蚀性能相似特征参数——汽蚀比转速C。
  • 1、汽蚀相似律
  • 由必需汽蚀余量的定义
  • 当两台泵进口,几何相似,运动相似则有
  • 几何相似时,可以认为
  • 由运动相似
  • 对于同一台泵,当转速变化时
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§ 4-2 汽蚀性能参数

  • 2、汽蚀比转速

国外采用

  • 我国习惯上用

水轮机

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3、说明:

  • ①   大,则C小,抗汽蚀能差
  • ② 是设计工况下的参数计算而得
  • ③ 有因次
  • ④ C值的大小与扬程无关
  • 九、空化的防护措施
  • 1、从流体机械本身着手
  • ①降低  ,
  • ——加大Ds适当→  减少,us大  大
  • ——加大bs(进口前伸)
  • ②双吸叶轮——对于泵
  • ③加大下环的锥角和曲率半径——对于低比转速
  • ④加工精度
  • ⑤诱导轮
  • ⑥超空化翼型
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§ 4-2 汽蚀性能参数

  • 九、空化的防护措施
  • 1、从流体机械本身着手
  • 2、从装置本身着手
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