泵的汽蚀余量

泵的汽蚀余量
汽蚀余量有两个概念：
我们一般讲的汽蚀余量，是“有效汽蚀余量”，与泵的安装方式有关，它是指流体经吸入管路到达泵吸入口后所余的高出临界压力能头的那部分能量，是可利用的气蚀余量，属于“用户参数”；另一个，我们称为“临界的气蚀余量”，也称“必需的气蚀余量”，它是流体由泵吸入口至压力最低处的压力降低值，是临界的气蚀余量，属于“厂方参数”。
前者，越大，泵系统性能越好；后者，越小，泵的吸入性能越好。即：不易发生气蚀。
实际情况证明，叶轮吸人过程中最低压力点是在叶片人口稍后的某断面处.为了避免离心泵发生汽蚀，应使叶片人口处的最低液流压力PK大于该温度下的液体饱和蒸汽压Pt，即在水泵入口K处的液流具有的能头除了要高出液体的汽化压力Pt外，还应当有一定的富余能头.这个富余能头称为泵装置的有效汽蚀余量，用符号△Ha表示.吸人装置能量平衡示意图可知，从由吸液缸液面至泵人口的能量平衡方程可写为：
△Ha=（PA-P1）/ρg-HG- Ha-s
式中PA——吸人缸液面上的压力；
Pt——输送温度下液体的饱和蒸汽压；
ρ——液体的密度；
Hg——泵安装高度(泵轴中心和吸人液面垂直距离)；
Ha-s——吸人管路内的流动损失.
液流从泵人口流到叶轮内最低压力点K处的过程中，不仅没有能量加入，而且还需克服这段流道内的局部阻力损失.这部分能量损失，称为泵必须的最小汽蚀余量，用符号△hr，表示.在泵人口到K点的能量平衡方程，并简化可得
Ps/ρ-Pt/ρ+CS2/2=λ1C0/2+λ2W02/2
式中 Cs——吸人池流速，一般为零；
C0——叶轮人I=1处的平均流速；
W0——叶轮人口处液流的相对速度；
λ1——与泵人口几何形状有关的阻力系数；
λ2——与叶片数和叶片头部形状有关的阻力系数.
上式等号左端称为△忍.，是靠压差吸人后，在叶轮人口处的能量，可以理解为吸人动力；等号右端是叶轮人口处流动和分离的能量损失Ah，.
这个公式，只能供理解用，即△危，可理解为叶轮吸人I=1处水力阻力和水力分离损失，是一种水力消耗.在设计时用此公式是难以算准的，其确切数值只能由实验决定.为了防止汽蚀，工程上的实验值上再多留0.3m的安全余量，称为允许汽蚀余量，用符号[△h]表示，即
[△h]= △hr，+0.3m
可知，△危，大小与流量有关，可画出△hr-p的关系曲线，所示，称为吸人特性.泵样本上给出的[△h]-Q曲线，都是制造厂用水在常温下试验测出的(输
油时需要换算).
重复强调一下，汽蚀余量的概念，从能量消耗角度来说，是指叶轮人口的流动阻力和流动分离所损失消耗的能量，国外用脚表示，称为为保证不发生汽蚀所必需的净正吸人压力；从能量提供角度来说，是指在叶轮人口处，应具有的超过汽化压力的富余能量，国外
用NPSHa表示，是推动和加速液体进入叶轮人口的高出汽化压力以上的有效压力或水头.
以上是一个问题两种角度的说法，显然：
若Aha>Ah，时，不会发生汽蚀；
若Aha=Ah，时，正是汽蚀的临界点；
若Aha<Ah，时，则将发生严重汽蚀.

由于叶轮机械中流体运动的复杂性，很难从理论上计算出流场中何处可能出现气蚀，再加上气蚀现象不仅仅取决于流体的流动特性，还取决于流体本身的热力学性质，所以，更难于从理论上提出气蚀发生的判据。因此，在实践中往往是采用经验加实验的办法来提出气蚀判据。水泵的气蚀余量概念即是其中的重要判据之一，它既具有一定的理论意义，又是产品验收的标准之一。

  水泵气蚀余量有两个概念：其一是与安装方式有关，称有效的气蚀余量NPSHA，它是指水流经吸入管路到达泵吸入口后所余的高出临界压力能头的那部分能量，是可利用的气蚀余量，属于“用户参数”；其二是与泵结本身有关，称必需的气蚀余量NPSHR，它是流体由泵吸入口至压力最低处的压力降低值，是临界的气蚀余量，属于“厂方参数”。要确保水泵在运行中不气蚀，必须在安装上保证NPSHA≥K×NPSHR，(K为安全裕量)，而后者由制造厂所保证。从这个意义上看，降低水泵气蚀余量的意义在于保证水泵的绝对提水高度，满足使用要求。

离心泵汽蚀基本关系式
离心泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
NPSHa=NPSHrNPSHc——泵开始汽蚀
NPSHaNPSHa>NPSHrNPSHc——泵无汽蚀
式中 NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；
NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；
NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；

[NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。推荐答案不是很适合初学者理解：

汽蚀余量: 泵在工作时液体在叶轮的进口处因一定真空压力下会产生汽体，汽化的气泡在液体质点的撞击运动下，对叶轮等金属表面产生剥蚀，从而破坏叶轮等金属，此时真空压力叫汽化压力，汽蚀余量是指在泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富余能量。单位用米标注，用（NPSH）r。吸程即为必需汽蚀余量Δh：即泵允许吸液体的真空度，亦即泵允许的安装高度，单位用米。 吸程=标准大气压（10.33米）-汽蚀余量-安全量（0.5米） 标准大气压能压管路真空高度10.33米。

泵的吸入口必需的压力，大于这个深度或压力才不会产生汽蚀。

离心泵汽蚀基本关系式

离心泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为

NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa

NPSHa=NPSHrNPSHc——泵开始汽蚀

NPSHaNPSHa>NPSHrNPSHc——泵无汽蚀

式中 NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；

NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；

NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；

[NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=（1.1～1.5）NPSHc。

由于叶轮机械中流体运动的复杂性，很难从理论上计算出流场中何处可能出现气蚀，再加上气蚀现象不仅仅取决于流体的流动特性，还取决于流体本身的热力学性质，所以，更难于从理论上提出气蚀发生的判据。因此，在实践中往往是采用经验加实验的办法来提出气蚀判据。水泵的气蚀余量概念即是其中的重要判据之一，它既具有一定的理论意义，又是产品验收的标准之一。
水泵气蚀余量有两个概念：其一是与安装方式有关，称有效的气蚀余量NPSHA，它是指水流经吸入管路到达泵吸入口后所余的高出临界压力能头的那部分能量，是可利用的气蚀余量，属于“用户参数”；其二是与泵结本身有关，称必需的气蚀余量NPSHR，它是流体由泵吸入口至压力最低处的压力降低值，是临界的气蚀余量，属于“厂方参数”。要确保水泵在运行中不气蚀，必须在安装上保证NPSHA≥K×NPSHR，(K为安全裕量)，而后者由制造厂所保证。从这个意义上看，降低水泵气蚀余量的意义在于保证水泵的绝对提水高度，满足使用要求。
泵的气蚀-转载
一、 汽蚀现象
液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
泵在运转中，若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。
二、泵汽蚀基本关系式
泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此，研究汽蚀发生的条件，应从泵本身和吸入装置双方来考虑，泵汽蚀的基本关系式为
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
NPSHa=NPSHr(NPSHc)——泵开始汽蚀
NPSHa<NPSHR(NPSHC)——泵严重汽蚀
NPSHa>NPSHr(NPSHc)——泵无汽蚀
式中 NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀；
NPSHr——泵汽蚀余量，又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降，越小抗汽蚀性能越好；
NPSHc——临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；
[NPSH]——许用汽蚀余量，是确定泵使用条件用的汽蚀余量，通常取[NPSH]=(1.1～1.5)NPSHc。
三、 防止发生汽蚀的措施
欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa，使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下：
1． 减小几何吸上高度hg(或增加几何倒灌高度)；
2． 减小吸入损失hc，为此可以设法增加管径，尽量减小管路长度，弯头和附件等；
3． 防止长时间在大流量下运行；
4． 在同样转速和流量下，采用双吸泵，因减小进口流速、泵不易发生汽蚀；
5． 泵发生汽蚀时，应把流量调小或降速运行；
6． 泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响；
7． 对于在苛刻条件下运行的泵，为避免汽蚀破坏，可使用耐汽蚀材料。
气蚀余量：泵入口总压力加上相应的大气压力减去相应温度下所输送液体的气化压力。
必需汽蚀余量：由泵制造厂商所确定的在泵进口处单位重量液体必需的超过气化压力的富于能量并换算到基准面上的米液柱值。
有效汽蚀余量：又叫装置气蚀余量，由用户根据泵装置系统确定的，在泵进口处单位重量液体具有超过气化压力的富于能量并换算到基准面上的米液柱值。
一、气蚀的发生过程
液体汽化时的压力称为汽化压力（饱和蒸汽压力），液体汽化压力的大小和温度有关，温度越高，由于分子运动更剧烈，其汽化压力越大。20℃清水的汽化压力为233.8Pa,而100℃水的汽化压力为101296Pa(一个大气压)。可见，一定温度下的压力是促成液体汽化的外界因素。液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生气泡，把这种产生气泡的现象称为气蚀。
气蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以至破灭。这种压力上升，气泡消失在液体中的现象称为气蚀的溃灭。
为保证泵不汽蚀，泵叶轮进口处单位重量的液体所必须具有的超过汽化压力的富余能量。浅释如下：
当离心泵的吸入高度过大和液体温度较高时，以致使吸入口压强小于或等于液体饱和蒸汽压，则液体会在泵进口处沸腾汽化，在泵壳内形成一个充满蒸汽的空间，随着泵旋转，气泡进入高压区，由于压差的作用，气泡受压破裂而重新凝结，在凝结的一瞬间，质点互相撞击，产生了很高的局部压力，如果这些气泡在金属表面附近破裂而凝结，则液体质点就象无数小弹头一样，连续击打在金属表面，使金属表面产生裂纹，甚至局部产生剥落现象，使叶轮表面呈蜂窝状，同时气泡中的某些活泼气体如氧气等进入到金属表面的裂纹中，借助气泡凝结时放出的热量，使金属受到化学腐蚀作用，上述现象即为汽蚀。
汽蚀现象产生时，泵将产生噪音和振动，使泵的扬程、流量、效率的性能急剧下降，同时加速了材料的损坏，缩短了机件的使用寿命，因此，必须限制泵的吸入高度，防止液体大量汽化，以免发生汽蚀现象。
一台泵在运转中发生了气蚀，但在完全相同的条件下换上另一台泵可能就不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀和泵本身的抗气蚀性能有关。反之，同一台泵在某一条件下（如吸上高度7米）使用发生气蚀，改变使用条件（如吸上高度5米）则不会发生气蚀，这说明是否发生气蚀还与使用条件有关。这就是泵汽蚀余量或必需气蚀余量NPSHr（又称必需的净正压头）和装置气蚀余量或有效气蚀余量NPSHa（又称有效的净正压头）.

二、泵安装高度的计算：
泵之所以吸上液体，是因为叶轮旋转在叶轮进口造成真空，吸入液面的压力P0把液体压入泵的结果。即外因P0通过内因（真空）而起作用，二者缺一不可。最理想的情况是在叶轮造成真空，不计流动过程的损失，泵在标准大气压下只能吸上10.33米，实际泵的吸上高度均在10米以下。
当液体流速升高，其压力会降低，当压力降低到当前温度下该液体的气化压力时，液体开始气话。 比如水泵的叶轮处或船舶的螺旋桨处。

水泵采用安装高度高于吸水水面的，当水泵运行抽水时，水泵的吸水管内必须形成负压，否则无上将水抽到水泵的高度，但水泵和水面之间的高度是有限制的（不同性能的水泵这个能力不一样），不能无限增加。如果水泵离开水面太高，那么吸水管内就有更大的负压，而负压越大水越容易气化，也就是产生气蚀（当然，还有其他的情况也会产生气蚀，比如液体温度升高）
那么为了表明该水泵最大能安装离水面多高的位置，就产生了汽蚀余量的说法。
汽蚀余量就是在水泵吸入口，单位质量的液体锁具有的超过液体气化压能的能量（也就是要比气化压力的压力更高，而不是低于气化压力），在保证了汽蚀余量时，水泵不会发生气蚀。

吸水水面的大气压（一般为10.33米）-汽蚀余量-管道损失-安全量（一般取0.5米）=水泵必须汽蚀余量
水泵的必须汽蚀余量也就是该台水泵的安全吸程（水泵的泵出高度是扬程，抽吸高度是吸程）。
假设某台水泵铭牌标注的汽蚀余量是4米，吸水管路损失为1米，那么计算结果为4.83米，那么水泵的安装高度就不能高于被抽吸水面的4.83米以上（或者说水泵吸入口的负压不能大于0.055Mpa) 液体流速升高，其压力会降低，当压力降低到当前温度下该液体的气化压力时，液体开始气话。 比如水泵的叶轮处或船舶的螺旋桨处。

水泵采用安装高度高于吸水水面的，当水泵运行抽水时，水泵的吸水管内必须形成负压，否则无上将水抽到水泵的高度，但水泵和水面之间的高度是有限制的（不同性能的水泵这个能力不一样），不能无限增加。如果水泵离开水面太高，那么吸水管内就有更大的负压，而负压越大水越容易气化，也就是产生气蚀（当然，还有其他的情况也会产生气蚀，比如液体温度升高）
那么为了表明该水泵最大能安装离水面多高的位置，就产生了汽蚀余量的说法。
汽蚀余量就是在水泵吸入口，单位质量的液体锁具有的超过液体气化压能的能量（也就是要比气化压力的压力更高，而不是低于气化压力），在保证了汽蚀余量时，水泵不会发生气蚀。

吸水水面的大气压（一般为10.33米）-汽蚀余量-管道损失-安全量（一般取0.5米）=水泵必须汽蚀余量
水泵的必须汽蚀余量也就是该台水泵的安全吸程（水泵的泵出高度是扬程，抽吸高度是吸程）。
假设某台水泵铭牌标注的汽蚀余量是4米，吸水管路损失为1米，那么计算结果为4.83米，那么水泵的安装高度就不能高于被抽吸水面的4.83米以上（或者说水泵吸入口的负压不能大于0.055Mpa)
NPSHa 和NPSHr的关系，不一定是要大于1m或者0.6m，这只是一种比较常见的说法。
很多情况下NPSHa比较小，这就需要NPSHa 和NPSHr的差值要小于 10%～15%NPSHa。
另外，在不得已的情况下，如果NPSHa-NPSHr《0.6m，就必须要去工厂见证气蚀实验
NPSHa：泵的有效气蚀余量
NPSHr：泵的必须气蚀余量
这两个指标对于离心泵比较重要，为了防止泵的气蚀，泵的有效气蚀余量必须大于泵的必须气蚀余量的0.3米
若输送的戒指(介质 by jiyai)的温度接近该液体的沸点，应该满足有效气蚀余量大于等于必须气蚀余量的1.3倍。
NPSHa：泵的有效气蚀余量, 是由设备及管道布置确定的
NPSHr：泵的必须气蚀余量，是由泵本身的性质决定的
NPSHa一般应比NPSHr高1m左右