離心泵汽蝕實驗

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離心泵汽蝕實驗_________ 一、實驗目的及要求： （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?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。當吸入真空度Hs達到最大吸入真空度(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、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、準確。 3）當泵入口真空度Hs很高，汽蝕快要發(fā)生時，應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，應及時調(diào)節(jié)排出閥保持流量穩(wěn)定。 當吸入真空度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沖擊和夾雜其中的活潑性氣體的電化學腐蝕，使得葉輪金屬表面剝蝕嚴重。汽蝕是水力機械都會面臨的問題，發(fā)生汽蝕時，機械會產(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?！彼噪x心泵的學習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。把所學應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）在回顧實驗指導材料時在實驗準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，一定要感謝指導老師您的諄諄教導，謝謝您！