泵汽蚀余量

汽蚀余量和吸程

泵在工作时，叶轮的进口处液体因一定真空压力会产生汽体，此时真空压力叫汽化压力。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。

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量，是泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，单位米，用NPSH(Net Positive Suction Head)表示，具体分为如下几类：

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——泵临界汽蚀余量，是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量；

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

吸程即为泵允许吸入液体的真空度，亦即泵允许的安装高度。 

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。

例如：某泵气蚀余量为4.0米，则吸程

Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米

必需汽蚀余量和有效汽蚀余量

      汽蚀余量分必须气蚀余量NPSHr和有效气蚀余量NPSHa。

      泵的必须汽蚀余量是泵的特性，由设计决定，泵的有效汽蚀余量由工艺管路决定。 

        对于给定泵，在给定转速和流量下必需具有的汽蚀余量称为必需汽蚀余量，常用NPSHr表示。又称为泵的汽蚀余量，是规定泵要达到的汽蚀性能参数。NPSHr和泵的内部流动有关，是由泵本身头定的，其物理意义是表示液体在泵进口部分压力下降的程度，也就是为了保征泵不发生汽蚀，要求在泵进口处单位重量液体具有超过汽化压力水头的富余能量。必须汽蚀余量与装置参数无关，只与泵进口部分的运动参数（vo、wo、wk等）有关，这些运动参数在一定转速和流量下是由几何参数决定的。这就是说NPSHr是由泵本身（吸水室和叶轮进口部分的几何参数）决定的。对于既定的泵，不论何种介质（黏性大介质因影响速度分布除外），在一定转速和流量下流经泵进口，因速度大小相同故有相同的压力降，即NPSHr相同。所以NPSHr与液体的性质无关（不考虑热力学因素）。NPSHr越小，表示压力降小，要求装置必须提供的NPSHa小，因而泵的抗汽蚀性能越好。因此:r代表required必需的，由泵本体决定，具体与转速，叶轮形式等有关；

    NPSHr 一般由泵制造厂测定提供。 NPSHr 的测定条件是按输送20℃时的清水。若无泵制造厂提供的NPSHr 或泵送流体不同于NPSHr 的测定条件，可按本规定3.1.2 中的公式进行计算或校正。

　　有效汽蚀余量是指由泵安装条件所确定的汽蚀余量，常用NPSHa表示。又称为装置汽蚀余量，是由吸入装置提供的在泵进口处单位重量液体具有的超过汽化压力水头的富余能量。NPSHa越大，泵越不容易发生汽蚀。有效汽蚀余量的大小与装置参数及液体性质（p、pv等）有关。因为吸入装置的水力损失和流量的平方成正比，所以NPSHa随流量的增加而减小。因此: A代表available有效的，可以提供的，这个由系统和管路决定，必须经过严格计算；

      要保证泵不气蚀，NPSHa必须大于NPSHr。具体大多少，各种不同形式的泵都有经验值, 一般把泵的必须汽蚀余量增加0.5-1m的富余能头作为允许汽蚀余量。对于有些输送条件(如输送近似沸点的液体)则应NPSHa≥1.3NPSHr。

NPSHr 的计算和校正
NPSHr的计算
应尽量采用泵制造厂给出的NPSHr，当无泵制造厂提供的NPSHr 时，可按式(3.1-1)进行估算：

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式中：NPSHr——泵需要的净正吸入压头，m；
N——泵的转速，r/min；
Vd——泵的设计流量，m3/min；
S——泵吸入比转速，(m3/min)·(m)·(r)。

一般离心泵，不管比转速多大，吸入比转速均可用1200，则式(3.1-1)可简化为：

NPSHr =7.84×10−5·n4/3·Vd2/3          (3.1-2)

特殊设计的泵，如高速度及NPSHa 不能取得很大时，叶轮要进行特殊设计，其S 值实际可达到1500～1600，计算NPSHr 时应予考虑。

NPSHr的校正

1) 当泵输送的流体不同于20℃的清水时，NPSHr 应按式(3.1-3)进行校正：

NPSHr =φ·NPSHγω                          (3.1-3)

式中：φ——相对于水的需要净正吸入压头的修正系数；

NPSHrw——输送20℃清水时需要的净正吸入压头(即泵制造厂所提供的NPSHr)，m。

2) 输送牛顿型流体中的油、药液等粘性和腐蚀性液体、非牛顿型流体的固体颗粒均匀分布于液体中的泥浆，以及分布不均匀但其流动可近似看作是牛顿型流体和非牛顿型流体的简单组合而成的两相流纸浆等，与输送清水相比，具有明显地不易引起气蚀的趋势，但其热力学性质还没完全掌握，φ值难以确定且又小于1，NPSHr 可以不校正，把它作为外加的安全因素。

3) 输送热水或非粘性液态烃(粘度比水小)时，泵可以在比输送20℃清水时需要的净正吸入压头小的情况下运行。图3.1-1 为估算输送非粘性液态烃时泵的NPSHr 修正图，根据输送温度下液态烃的相对密度与饱和蒸气压查得φ值，从而求出输送非粘性液态烃时的NPSHr。当输送温度下烃的蒸气压低于100kPa 时，φ值等于1。

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NPSHa 的计算及有关参数的选择

离心泵的NPSHa 可按式(3.1-4)进行计算：

​                         (3.1-4)

式中：

NPSHa——泵有效的净正吸入压头，m；

P1——泵吸入侧容器最低正常工作压力，kPa；

Pv——泵进口条件下液体饱和蒸气压，kPa；

H1——从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时H1 取“+”，吸上时H1 取“-”，m 注；

ΔP1——从吸入容器出口至泵吸入口之间的正常流量下管道摩擦压力降(包括管件、阀门等)，kPa；

ΔPe1——正常流量下泵吸入管道上设备压力降之和(包括设备管口压力降)，kPa；

γ——泵进口条件下液体的相对密度；

K——泵流量安全系数，为泵的设计流量与正常流量之比。

往复泵的NPSHa，可按式(3.1-5)进行计算

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(3.1-5)

式中：

H1acc——往复泵吸入管线加速度损失(其计算见式3.1-6)，m 液柱；

Kacc——往复泵脉冲损失系数。

其余符号意义同式（3.1-4）