噴泉瀑布中離心泵汔蝕性能提高及應(yīng)用——噴泉瀑布離心泵發(fā)生汽蝕的理論關(guān)系
2016-12-14 14:27:27??????點(diǎn)擊:
1.噴泉瀑布離心泵汽蝕及所產(chǎn)生的危害
現(xiàn)在應(yīng)用于園林噴泉及大型瀑布景觀的水泵大多數(shù)是采用離心水泵,目的是將水提升到一定的高度沿著水池口落下形成瀑布景觀,大流量的噴泉瀑布離心泵需要建立水泵房,通過水泵旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成水流的動(dòng)能和勢能。噴泉瀑布離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于葉輪進(jìn)口處液體局部壓力降低而導(dǎo)致其內(nèi)生成汽泡,在稍后壓力升高處汽泡又縮小或消失,出現(xiàn)水力機(jī)械所特有的汽蝕現(xiàn)象。當(dāng)噴泉瀑布離心泵發(fā)生汽蝕時(shí),葉輪會(huì)遭受汽蝕破壞,影響噴泉瀑布離心泵性能并妨礙其正常運(yùn)行。首先,噴泉瀑布離心泵汽蝕時(shí)葉輪內(nèi)液體的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上表現(xiàn)為流量揚(yáng)程曲線、流量軸
功率曲線、流量效率曲線下降。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使噴泉瀑布離心泵中的液流中斷,不能工作。其次,因?yàn)槠g過程是非常態(tài)的,導(dǎo)致液流產(chǎn)生較大的壓力脈動(dòng),但壓力脈動(dòng)的頻率和相關(guān)部件的固有頻率一致或接近時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)。同時(shí),汽蝕過程中空泡破滅會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。另外,汽蝕對過流部件也有很大的破壞作用,其中對于葉輪的破壞最嚴(yán)重,其他如葉輪口環(huán)間隙處會(huì)產(chǎn)生間隙汽蝕破壞,甚至導(dǎo)葉處有時(shí)也能發(fā)現(xiàn)汽蝕的破壞。這種破壞大大的縮短噴泉瀑布離心泵的大修周期和使用壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生葉片斷裂或外殼穿孔等重大事故。因此,如何提高噴泉瀑布離心泵的汽蝕性能,解決噴泉瀑布離心泵正常運(yùn)行的難題,在設(shè)計(jì)時(shí)顯得十分重要。
2.噴泉瀑布離心泵發(fā)生汽蝕的理論關(guān)系
在景觀工程應(yīng)用中,改善汽蝕性能的主要方法是發(fā)展耐汽蝕材料和研究高抗汽蝕的葉輪,而應(yīng)用耐汽蝕材料只是防止葉輪本身受到汽蝕破壞,汽蝕現(xiàn)象仍然在葉輪內(nèi)部的流動(dòng)中發(fā)生,也就是說對于噴泉瀑布離心泵本身的運(yùn)行可靠性并沒有得到有效改善。因此,從離心葉輪機(jī)械內(nèi)流理論出發(fā),深入研究汽蝕機(jī)理,將其應(yīng)用于高抗汽蝕葉輪的研制和開發(fā)中,對葉輪進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì),才是提高汽蝕性能最有前途的發(fā)展方向。根據(jù)噴泉瀑布離心泵汽蝕理論,噴泉瀑布離心泵是否發(fā)生汽蝕受到泵本身和吸入裝置兩個(gè)方面的影響,具體表現(xiàn)就是泵汽蝕余量NPSHr和裝置汽蝕余量NPSHa二者的關(guān)系。其中NPSHr表示泵不發(fā)生汽蝕,要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量,NPSHa表示泵進(jìn)口處液體具有的全部水頭減去汽化壓力水頭凈剩的值。
現(xiàn)在應(yīng)用于園林噴泉及大型瀑布景觀的水泵大多數(shù)是采用離心水泵,目的是將水提升到一定的高度沿著水池口落下形成瀑布景觀,大流量的噴泉瀑布離心泵需要建立水泵房,通過水泵旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成水流的動(dòng)能和勢能。噴泉瀑布離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于葉輪進(jìn)口處液體局部壓力降低而導(dǎo)致其內(nèi)生成汽泡,在稍后壓力升高處汽泡又縮小或消失,出現(xiàn)水力機(jī)械所特有的汽蝕現(xiàn)象。當(dāng)噴泉瀑布離心泵發(fā)生汽蝕時(shí),葉輪會(huì)遭受汽蝕破壞,影響噴泉瀑布離心泵性能并妨礙其正常運(yùn)行。首先,噴泉瀑布離心泵汽蝕時(shí)葉輪內(nèi)液體的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上表現(xiàn)為流量揚(yáng)程曲線、流量軸
功率曲線、流量效率曲線下降。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使噴泉瀑布離心泵中的液流中斷,不能工作。其次,因?yàn)槠g過程是非常態(tài)的,導(dǎo)致液流產(chǎn)生較大的壓力脈動(dòng),但壓力脈動(dòng)的頻率和相關(guān)部件的固有頻率一致或接近時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)。同時(shí),汽蝕過程中空泡破滅會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。另外,汽蝕對過流部件也有很大的破壞作用,其中對于葉輪的破壞最嚴(yán)重,其他如葉輪口環(huán)間隙處會(huì)產(chǎn)生間隙汽蝕破壞,甚至導(dǎo)葉處有時(shí)也能發(fā)現(xiàn)汽蝕的破壞。這種破壞大大的縮短噴泉瀑布離心泵的大修周期和使用壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生葉片斷裂或外殼穿孔等重大事故。因此,如何提高噴泉瀑布離心泵的汽蝕性能,解決噴泉瀑布離心泵正常運(yùn)行的難題,在設(shè)計(jì)時(shí)顯得十分重要。
2.噴泉瀑布離心泵發(fā)生汽蝕的理論關(guān)系
在景觀工程應(yīng)用中,改善汽蝕性能的主要方法是發(fā)展耐汽蝕材料和研究高抗汽蝕的葉輪,而應(yīng)用耐汽蝕材料只是防止葉輪本身受到汽蝕破壞,汽蝕現(xiàn)象仍然在葉輪內(nèi)部的流動(dòng)中發(fā)生,也就是說對于噴泉瀑布離心泵本身的運(yùn)行可靠性并沒有得到有效改善。因此,從離心葉輪機(jī)械內(nèi)流理論出發(fā),深入研究汽蝕機(jī)理,將其應(yīng)用于高抗汽蝕葉輪的研制和開發(fā)中,對葉輪進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì),才是提高汽蝕性能最有前途的發(fā)展方向。根據(jù)噴泉瀑布離心泵汽蝕理論,噴泉瀑布離心泵是否發(fā)生汽蝕受到泵本身和吸入裝置兩個(gè)方面的影響,具體表現(xiàn)就是泵汽蝕余量NPSHr和裝置汽蝕余量NPSHa二者的關(guān)系。其中NPSHr表示泵不發(fā)生汽蝕,要求在泵進(jìn)口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余能量,NPSHa表示泵進(jìn)口處液體具有的全部水頭減去汽化壓力水頭凈剩的值。
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