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离心泵的入口

发布时间:2016-08-06

无论是干式安装离心泵还是湿式安装离心泵,都会产生各种各样与泵吸水坑有关的水力问题。这些问题包括上表面和下表面漩涡、预旋和涡流的形成,以及泵的吸入喇叭口处或其附近的水流分离问题。任何一种问题都会给泵的工作带来负面影响,引起汽蚀、振动或者效率下降。通常引起这些问题的原因不是惟一的,而且很难通过数学模型或者计算流体力学(CFD)的计算来准确预测。例如,尽管漩涡的形成取决于吸入管的速度和淹没深度,但是它还受到引起漩涡的水源附加循环的强烈影响,如:由于进水口和管道几何尺寸而引起的水流的不一致性;一些障碍物如柱管和突堤的旋转尾流的脱落:由于墙和地面的边界层而引起的速度梯度。由这些水源而引起的循环是很难预测的,并且很大程度上取决于进水口的设计和工作环境,特别是对那些由一个一般的进入通道供给多台泵的大型泵送系统。在这些情况下,物理模型是预测原型工作状况的最好方法,并相当可靠。
1.自由表面的漩涡
如果这类漩涡把空气泡或空气芯带入离心泵的进水口,则认为它们是有害的。据报道,在额定的流入条件下,强烈的空气芯漩涡引起空气的吸入和集中高达10%。已经证明,在吸入管中,3%-5%的空气集中就能够降低泵的效率。同样,以大气泡形式存在的空气能引起叶轮振动。不带进空气的强烈表面漩涡也是有害的,因为它们把污物带进入管,而且高旋转速度使该处的压力大大降低,从而引起汽蚀。
2.表面下的漩涡
这类漩涡也就是所说的水下漩涡,通常来源于底部和墙,由泵入口附近的分割墙区域或者湿式安装泵喇叭口下面产生的涡流引起。漩涡中心的压力降低,特别是当中心压力降低到能释放溶解气和流体中的其他气体时,能引起泵叶轮上的载荷波动,伴随着振动和噪音、汽蚀可能性增加、入口损失增大、泵效率降低。
3.预旋和涡流
涡流对于任何水流来说是一个普通的术语(由于漩涡和管路弯曲引起的),在这种水流条件下,除了有一个通常占主导地位的轴向流速分量外,还有一个切向速度分量。在离心泵的吸入管路或者立式湿式安装泵的情况中,预旋是表示叶轮上游横截面上平均涡流的专用术语。
预旋会影响泵的工作,因为流进叶轮的水流已经有一个旋转的水流区域,根据旋转的方向,它也许会阻止或促进叶轮的旋转。设计泵的叶轮(也就是形状和角度)时,通常假定没有预旋。如果有预旋,则表明水流沿着叶片的一侧分离。我们通常很关心的预旋程度取决于离心泵的类型,通常是不可知的。预旋的大小可通过模型试验中平均横截面涡流角度度量,由速度测量器确定或者从涡流流量计中读出。由于存在墙面摩擦、内部流体的切向力和紊流、涡流会沿管线逐步衰减,因此在吸入管模型中,涡流流量计应放在靠近叶轮处。
4.导致NPSH不足的损关
如果离心泵的进水口设计不好,则会导致入口处的大量损失。滤网、入口处环境差、漩涡和涡流,以及漩涡抑制装置引起的损失,将会增大到不能满足泵所需NPSH的程度。涡流引起入口损失的增加已在实验室的研究中证实。在核反应堆余热移出池模型中,当管路入口的几何形状和水的流动相似时,具有空气芯漩涡和强烈涡流实验中的入口损失,要比没有强烈漩涡和涡流实验的入口损失多20%口由于不能预测漩涡和涡流的程度,因此不能准确地计算入口损失,它们通常通过模型实验得到。有了入口损失的实验值,就可重新计算NPSHA。

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