不同液体的气蚀余量换算法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)吉林油田设计研究院 作者:杨剑锋

       为了保证水泵有正常的吸水条件, 必须防止泵内产生气蚀现象。一般地, 水泵的吸水性能采用允许吸上真空高度和气蚀余量两个参数来衡量。

       根据水泵装置吸水管路系统的水力参数和管路中的流量来确定的气蚀余量为有效气蚀余量。具体地说, 水泵输送某一液体时, 泵入口处所具有的能量(包括静压头和动压头) 与液体汽化压力能的差值即为有效气蚀余量, 用Δha 表示。Δha 与泵的结构无关。

       水泵运转时不发生气蚀的必要条件是Δha 值大于某一规定值〔Δh〕, 即: Δha > 〔Δh〕, 〔Δh〕定义为允许气蚀余量。通过气蚀试验等手段, 水泵制造厂可测出气蚀余量临界值Δhc r , (Δhc r 为泵内最低压力等于液体的汽化压力能hv a 时的有效气蚀余量) , Δhc r 再加以适当的安全裕量, 即为〔Δh〕;

       一般清水泵的安全裕量取0130m , 故允许气蚀余量〔Δh〕为:

〔Δh〕= Δhc r + 0.30 (m) ( 1 )

       水泵厂提供的样本上的允许气蚀余量〔Δh〕是在常温下(20 ℃) 用清水做实验所测定的, 当水泵所输送的液体的性质与水不同时, 其允许气蚀余量也与之不同; 在已知某台泵输送清水时的〔Δh〕后, 可以此来求出输送其它液体时的允许气蚀余量〔Δh〕′。下面介绍两种根据〔Δh〕换算出〔Δh〕′的方法。

       气蚀余量校正量Δht 法是通过泵在相同扬程下输送水和其它液体, 在发生气蚀时造成一个可测的扬程损失ΔH 后, 对两者的气蚀余量进行比较而确定Δht 值的。其它液体的气蚀余量为水的气蚀余量减去一个校正量Δht , 即:

〔Δh〕′= 〔Δh〕- Δht (m) ( 2 )

       Δht 是通过热力气蚀准则B 和汽化压力能hv a(Pva/γ ) 来确定的。

       (1) 热力气蚀准则B 。气蚀过程中液体的沸腾是一种热力过程, 它取决于液体的性质, 诸如压力、温度、汽化潜热和比热等。发生气蚀时, 泵内的蒸汽容积对液体容积之比定义为热力气蚀准则,用B 表示。即:

B =V V/V L( 3 )

       式中: V V ———泵内蒸汽的容积;

                 V L ———泵内液体的容积。

       (2) 热力气蚀准则B1 与汽化压力能hv a 的关系。进行不同液体的气蚀余量校正量Δht 试验时,取Δht = 0.30m , 并有:

       测定不同液体的B1 值及其与汽化压力能hva的关系。试验结果表明, 随着hva 的增大, B1 值不断减小。以hva为横坐标, B1 为纵坐标, 选用双对数比例尺作图, B1 与hva 的关系为一直线, 直线的斜率约tg37°。

       (3) Δht 的求解。对气蚀余量校正量Δht 试验的资料综合分析后, 有如下关系式:

B1 · (Δht ·hv a ) 3/ 4 = 22.5 ( 6 )

Δht =(64/hv a)·B - 4/3 (m) ( 7 )

       由B1 与hv a 可求得B1 , 将B1值代入式(7),可根据液体的汽化压力能hv a 求得气蚀余量的修正值Δht , 进而将Δht 代入式(2) 即可确定不同液体的允许气蚀余量〔Δh〕′。

       (4) 气蚀余量修正系数KΔh 法。当泵输送原油、硫酸等粘度比水大的液体时, 泵内因摩擦阻力增大而能量损失增加, 使泵的流量、扬程减小, 效率降低, 轴功率和气蚀余量增大。对于增大了的气蚀余量值〔Δh〕′, 可采用气蚀余量修正系数KΔh 法计算。液体粘度超过0.20cm2 / s 时, 用下式:

〔Δh〕′= KΔh ·〔Δh〕( 8 )

       式(8) 中的KΔh值查表可得。可见, KΔh法系根据液体粘度的大小不同分别采用不同的图表计算〔Δh〕′值。

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