如何计算泵几何吸入高度
液体之所以能进入泵叶轮,是由于泵吸入系统装置向泵叶轮进口处提供了单位重量液体具有超过其汽化压力水头的富余量,称为装置汽蚀余量,用NPSHa表示,它与装置系统的参数和液体的性质有着密切的关系,其关系如下:
NPSHa=Pc/ρg-hg-hc-Pv/ρg (吸入)
NPSHa=Pc/ρg+hg-hc-Pv/ρg (倒灌)
hg=Pc/ρg-hc-Pv/ρg-NPSHa (吸入)
hg=NPSHa -Pc/ρg+hc+Pv/ρg (倒灌)
式中:NPSHa-装置汽蚀余量(m);
Pc/ρg-吸入液面绝对压力水头(m);
Pv/ρg-液体温度下汽化压力水头(m);
Pc、Pv-封闭系统吸入液面的绝对压力,液体温度下的汽化压力(Pa);(敞开系统进水液面的压力为大气压力Pa,式中Pc=Pa)
hg-泵吸入几何高度(m);(进水液面至泵叶轮基准面的垂直高度)
hc-泵吸入系统装置的阻力损失水头(m);(包括局部损失和沿程损失)
ρ-液体密度;(Kg/m3)
g-重力加速度9.8(m/s2)
应当指出:式(1)中的装置参数Pc、hg、hc,在敞开系统中进水液面为大气压力Pa与海拔高度有关。液体的性质Pv和ρ与液体的温度有关。因此,同一个吸入系统装置,它的NPSHa值在不同的海拔高度或不同的输送液体温度是不相同的。
泵性能表和性能曲线图提供泵的必需汽蚀余量NPSHr值,它是为了保证泵在运行中不发生汽蚀,要求泵在进口处,单位重量液体必需具有超过液体汽化压力的水头富余量,它是泵本身(吸入室、叶轮和泵进口部分几何参数)决定的,对一台既定的泵,在一定转速和流量下为一定值,而且固定不变。它与叶轮进口处的绝对速度VO和相对速度WO之间有如下关系。
NPSHr=VO / 2g λWO/ 2g •••••(2)
式中:VO-叶轮进口处绝对速度(m/s);
WO-叶轮进口处相对速度(m/s);
λ-相对速度压降系数(一般取λ=0.2~0.4)。
为了保证泵长期在无汽蚀状态下运行,需要考虑增加一个安全余量K作为许用汽蚀余量,即
[NPSH]=NPSHr+K=NPSHr+0.3
式中:[NPSH]-许用汽蚀余量(m)
K-安全余量(m)(按JB1014推荐K=0.3m)
计算泵吸入几何高度时,必须使用[NPSH]代替式(1)’中的NPSHa,得
hg=Pc/ρg-hc-Pv/ρg-[NPSH] (吸入)
hg=[NPSH]-Pc/ρg +hc+Pv/ρg (倒灌)
例:一台离心泵,样本上给定设计点NPSHr=4(m)在大气压力下抽送常温清水,估计hc=0.5(m),该泵分别在天津和兰州两地使用,求泵的吸入几何高度hg。
解:查看资料,常温清水Pv/ρg=0.24(m),[NPSH]=4+0.3=4.3(m)
天津的 Pa/ρg=10.35(m)
兰州的 Pa/ρg=8.68(m)
hg=Pa/ρg-hc-Pv/ρg-[NPSH]
在天津使用时hg=10.35-0.5-0.24-4.3=5.31(m)
在兰州使用时hg=8.68-0.5-0.24-4.3=3.64(m)
此例说明,同一种泵在不同的两地使用时吸入几何高度却不相同,这是因为天津、兰州两地的海拔高度不同,两地的大气压力不同,计算hg时一定要搞清楚使用地点的大气压力水头