離心泵汽蝕實驗

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離心泵汽蝕實驗_________ 一、實驗?zāi)康募耙螅? （1）通過實驗了解測定離心泵汽蝕性能的基本方法； （2）觀察離心泵汽蝕發(fā)生時，其揚程和流量迅速下降的現(xiàn)象，加深對離心泵汽蝕現(xiàn)象的理解。 二、實驗原理： 離心泵轉(zhuǎn)速和流量為定值時，泵的必需汽蝕余量NPSHr是不變的。而裝置的有效汽蝕余量NPSHa可以隨裝置參數(shù)而變化。當(dāng)NPSHa=NPSHr時離心泵開始汽蝕。 由離心泵原理可知，裝置的有效汽蝕余量 NPSHa=psρg+vs22g-ptρg=paρg-Hs+vs22g-ptρg （1） 式中，ps和vs-------泵入口處液體的絕對壓力和流速； Pt和ρ------液體的飽和蒸汽壓和密度； Hs------為泵入口處的吸入真空度，Hs=paρg-psρg ； Pa-------當(dāng)?shù)卮髿鈮骸? 由式可見，增加吸入真空度Hs，可以使裝置有效汽蝕余量NPSHa減小。當(dāng)吸入真空度Hs達(dá)到最大吸入真空度(Hs)max時，NPSHa=NPSHr，離心泵發(fā)生汽蝕。 從裝置吸入管能量方程中可以推導(dǎo)出吸入真空度： Hs=paρg-pAρg+vs22g+Hj+ΔhA-s=HA+vs22g+Hj+ΔhA-s (米)m （2） 式中，pA------吸入液面上絕對壓力； HA------吸入液面的真空度； Hj ------泵的安裝高度； 注：此處為負(fù)值（泵所在高程減去液面所在高程），稱作是：灌注頭。 ΔhA-s ------吸入管路阻力損失。 從式中可知，增加吸入液面真空度HA，增大泵的安裝高度Hj和增大吸入管路損失ΔhA-s，都可以使吸入真空度Hs上升，促成離心泵汽蝕來進(jìn)行汽蝕實驗。 由離心泵性能可知，離心泵轉(zhuǎn)速和流量不變時，揚程為定值。但當(dāng)泵發(fā)生汽蝕時，揚程和流量都會急劇下降。這樣，我們可以在一定流量Q下測出不同吸入真空度下的揚程H數(shù)值，根據(jù)揚程急劇下降的趨勢判斷汽蝕點，如圖1所示，按JB1040-67規(guī)定，揚程下降1%的點為離心泵的最大吸入真空度(Hs)max值，即圖上的C點。 離心泵的允許吸入真空度[Hs]= (Hs)max-K(米液柱)mH2O。 K為安全裕量，K=0.5(米液柱)mH2O。在不同流量Q下測不同的最大吸入真空度(Hs)max，考慮安全裕量就可以得到離心泵汽蝕性能[Hs]-Q關(guān)系,離心泵汽蝕性能另一種形式[NPSHr]-Q也可以經(jīng)過計算得到。 離心泵汽蝕實驗可以在閉式或開式實驗裝置上進(jìn)行。吸入真空度Hs改變，在封閉式實驗裝置內(nèi)是靠儲水罐液面真空度HA的變化來實現(xiàn)的；開式實驗裝置是利用吸入液面水位（Hj）的變化或調(diào)節(jié)吸入閥門（ΔhA-s變化）來完成的。 本實驗為封閉系統(tǒng)，使用真空泵來增加儲水罐液面真空度HA，從而改變吸入真空度Hs。實驗時保持泵的轉(zhuǎn)速和流量不變，測出不同液面真空度HA下的吸入真空度Hs和排出壓力pd，計算泵的揚程。在H-Hs曲線上得到該流量下最大吸入真空度(Hs)max和允許吸入真空度[Hs]。 圖1 H-Hs圖 三、實驗步驟： 1、檢查 1）盤車，檢查電動機(jī)、離心泵、真空泵轉(zhuǎn)動是否靈活； 2）檢查各壓力表指針是否回零； 3）打開吸入和排出調(diào)節(jié)閥； 4）利用灌注頭灌泵，泵灌滿后關(guān)閉排出調(diào)節(jié)閥； 5）檢查試驗裝置各處是否泄漏。 2、啟動 1）啟動離心泵，慢慢打開排出閥和各儀表控制閥門。檢查泵和儀表工作情況； 2）待離心泵工作穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)流量，待流量穩(wěn)定后，啟動真空泵； 3）啟動真空泵后，關(guān)閉真空放空閥，檢查儲水罐真空表是否動作。 3、數(shù)據(jù)的測量 1）將流量大小調(diào)至所需數(shù)值，流量的大小采用電磁流量轉(zhuǎn)換器測量。 2）本實驗為動態(tài)測量。測量各參數(shù)為液面真空度HA吸入真空度Hs和排出壓力pd。待流量穩(wěn)定后同時測量各測點參數(shù)值。要求讀數(shù)果斷，迅速、準(zhǔn)確。 3）當(dāng)泵入口真空度Hs很高，汽蝕快要發(fā)生時，應(yīng)集中精力觀測和記錄數(shù)據(jù)，并縮小測量間隔。若流量略有下降，應(yīng)及時調(diào)節(jié)排出閥保持流量穩(wěn)定。 當(dāng)吸入真空度Hs不再上升，出口壓力急劇下降，流量Q也逐漸減小，當(dāng)調(diào)節(jié)排出閥已經(jīng)不能保持流量時，說明離心泵已經(jīng)嚴(yán)重汽蝕。這時可停止測量。 4）打開放空閥降低液面真空度HA和吸入真空度Hs。重新調(diào)節(jié)流量。 進(jìn)行下一輪測量。 4、停車 1）關(guān)閉排出閥和入口真空表閥門； 2）停離心泵； 3）打開真空泵放空閥，待儲水罐液面真空度回零后停真空泵。 注意：放空閥未開時不要停真空泵，否則會將真空泵中液體抽回管道中。 四、思考題： 1、什么是離心泵的汽蝕？有哪些危害？ 答：根據(jù)離心泵的工作原理可知，液流是在吸入罐壓力pA和葉輪進(jìn)口最低壓力pk間形成的壓差（pA-pk）的作用下流入葉輪的。葉輪進(jìn)口處壓力pk越低，吸入能力越大。但若pk降低到液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓pv時，就會出現(xiàn)汽蝕。此時的液體會氣化，同時還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體從液體中逸出，形成大量小氣泡（空化）。當(dāng)這些小氣泡隨流體流到葉輪流道內(nèi)壓力高于pv的區(qū)域時，小氣泡在四周液體壓力作用下重新凝結(jié)、潰滅。在小氣泡的凝結(jié)潰滅過程中會伴隨著巨大的水擊壓強(qiáng)沖擊和夾雜其中的活潑性氣體的電化學(xué)腐蝕，使得葉輪金屬表面剝蝕嚴(yán)重。汽蝕是水力機(jī)械都會面臨的問題，發(fā)生汽蝕時，機(jī)械會產(chǎn)生噪音和振動，并伴有流量、揚程和效率的降低，有時甚至不能運轉(zhuǎn)。 2、本裝置是用什么方法作汽蝕特性的？還可用哪些方法作離心泵的汽蝕特性？ 答：本裝置是用真空泵抽取儲水罐上方氣體的方法降低pA（吸入液面壓力）從而減小NPSHa（有效汽蝕余量）來產(chǎn)生汽蝕。我們還可以設(shè)置升降裝置，通過改變Hj（泵的安裝高度）以及減小吸入管的流量調(diào)節(jié)閥開度從而增大ΔhA-s（吸入管路阻力損失）來實現(xiàn)汽蝕。 3、做實驗時為什么要保持流量不變？如何保證流量不變？ 答：此次實驗是用抽真空的方法減小pA，進(jìn)而減小NPSHa的方法來產(chǎn)生汽蝕。剛產(chǎn)生汽蝕時NPSHa=NPSHr（必需汽蝕余量），為了讓NPSHa減小，首先要保證NPSHr不變，只有通過控制流量不變才能保證，故此可以通過調(diào)節(jié)出口流量調(diào)節(jié)閥的開度來保證流量Q的不變。 五、實驗總結(jié)： 此次實驗通過觀察離心泵發(fā)生汽蝕時揚程和流量都下降的現(xiàn)象，加深了我對于汽蝕的直觀認(rèn)識和理解。 離心泵是石油人尤其是我們儲運人的“必修之器”，孔夫子說：“君若善其事，必先利其器。”所以離心泵的學(xué)習(xí)是必須的也是必要的。它的使用和操作我們在另一個“性能實驗”中已經(jīng)有了直觀且深刻的了解。 任何機(jī)器都難免有“生病”的時候，我們?yōu)榱瞬蛔屗吧　?，就要在平時注意其維修保養(yǎng)機(jī)器工作時流量、揚程、壓力等參數(shù)的變化，老師給我們演示了離心泵發(fā)生汽蝕時的流量揚程變化，目的不但是研究，更多的我想應(yīng)是以后怎樣盡量減輕甚至避免汽蝕這種現(xiàn)象的發(fā)生。把所學(xué)應(yīng)用在工程中的一些實際問題中，諸如如何確定泵的安裝高度、怎樣選泵、利用汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)來確定不發(fā)生汽蝕的允許轉(zhuǎn)速等等。 此外，還有些問題尚不明確： 1）在回顧實驗指導(dǎo)材料時在實驗準(zhǔn)備階段都說到了盤車、灌泵，那什么是盤車，在工程實踐中又是怎樣具體具體完成灌泵操作的呢？ 2）教材中P55，有這樣一段話：“在一般情況下，不允許用吸入管路上的閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以免增大阻力損失，降低有效汽蝕余量”，那么，吸入管路上的閥門都是做什么用的呢？ 最后，一定要感謝指導(dǎo)老師您的諄諄教導(dǎo)，謝謝您！