2.2.4　离心泵的汽蚀与安装高度

2.2.4.1　离心泵的汽蚀

（1）汽蚀的产生

离心泵的吸液是靠吸入液面与吸入口间的压差完成的。吸入管路越高，吸上高度越大，则吸入口处的压力越小。当吸入口处压力小于操作条件下被输送液体的饱和蒸气压时，液体将会汽化产生气泡，含有气泡的液体进入泵体后，在旋转叶轮的作用下，进入高压区，气泡在高压的作用下，又会凝结为液体，由于原气泡位置的空出造成局部真空，使周围液体在高压的作用下迅速填补原气泡所占空间。这种高强度冲击，轻的能造成叶轮的疲劳，重的则可以将叶轮与泵壳破坏，甚至能把叶轮打成蜂窝状。这种由于被输送液体在泵体内汽化再凝结对叶轮产生剥蚀的现象叫离心泵的汽蚀现象。

（2）提高离心泵抗汽蚀能力的措施

提高离心泵抗汽蚀性能可以从两方面进行考虑：一方面是合理地设计泵的吸入装置及其安装高度，使泵入口处具有足够大的有效汽蚀余量；另一方面是改进泵本身的结构形式，使泵具有尽可能小的必须汽蚀余量。

①降低吸入管阻力。在泵的吸入管路系统中，增大吸入管直径，采用尽可能短的吸入管长度，减少不必要的弯头、阀门等。

②采用双吸式叶轮。双吸式叶轮相当于两个单吸叶轮背靠背地并合在一起工作，使每侧通过的流量为总流量的一半，从而使叶轮入口处的流速减小。

③采用诱导轮。在离心泵叶轮前加诱导轮能提高泵的抗汽蚀性能，而且效果显著。诱导轮是一个轴流式的螺旋形叶轮，但与轴流泵叶轮又有明显差别。当液体流过诱导轮时，诱导轮对进入后面叶轮的液体起到增压作用，从而提高了泵的吸入性能。

④采用超汽蚀叶形的诱导轮。超汽蚀叶形具有薄而尖的前缘，以诱发一种固定型的气泡，并完全覆盖叶片。气泡在叶形后的液流中溃灭，即在超汽蚀叶形诱导轮出口和离心叶轮进口之间溃灭，故超汽蚀叶轮叶片的材料不会受汽蚀破坏。这种在汽蚀显著发展时，把整个叶形都包含在汽蚀空气之内的汽蚀阶段称为超汽蚀。

⑤采用抗汽蚀材料。当使用条件受到限制，不可能完全避免发生汽蚀时，应采用抗汽蚀材料制造叶轮，以延长叶轮的使用寿命。常用的材料有铝铁青铜、不锈钢2Cr13、稀土合金铸铁和高镍铬合金等。

2.2.4.2　离心泵的安装高度

（1）离心泵安装高度

若泵轴中心线离吸液池距离H_g越大，那么泵入口处的压力降越大，则泵易发生汽蚀。泵轴中心线离吸液池的距离为泵的安装高度，单位为m。

离心泵的安装技术在于确定泵安装高度即吸程。它与允许吸上真空高度[H_s]不同，允许吸上真空高度是指水泵进水口断面上的真空值，在1标准大气压下、水温20℃情况下，进行试验而测得的。泵入口处的真空度越大，此处的压力越低，液体越容易汽化，泵越容易发生汽蚀。泵安装高度与汽蚀有关，为了避免汽蚀减小吸入管路的水力损失，宜采用最短的管路布置，并尽量少装弯头等配件，要认真地做好管道的接口工作，保证管道连接的施工质量。

（2）允许汽蚀余量

由于最小汽蚀余量Δh_min是泵发生汽蚀的临界值，使用时必须加上0.3m安全量作为允许汽蚀余量，

[Δh]=Δh_min+0.3　m　　（2-6）

为了避免泵在运行时产生汽蚀，所以在设计泵及管路系统时，需要确定泵的安装高度。通常泵的样本上给出允许汽蚀余量[Δh]，从而用[Δh]按下式可计算泵允许安装高度[H_g]。

　　（2-7）

式中　[H_g]——泵允许安装高度，m；

p_a——吸液池面上液体的压力（当地大气压力），Pa；

p_t——液体在工作温度下的饱和蒸气压，Pa；

ρ——液体密度，kg/m³；

[Δh]——泵的允许汽蚀余量，m；

∑h_s——吸入管路的阻力损失，m。

应用时要注意以下几点：

①为了保证离心泵不发生汽蚀，泵的实际安装高度应低于或等于泵的允许安装高度。

②泵的安装高度与当地的大气压力与海拔高度有关，因而，不同地区的允许安装高度并不相同。

③对于一定的离心泵，它的汽蚀余量是一定的，若吸入管路的阻力越大，在大气压及液体饱和蒸气压为定值的情况下，则允许安装高度越低。因此，在调节离心泵的流量时，不是关小泵入口管路上的阀门，而是关小出口管路上的阀门。