离心泵空化的主要原因分析

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离心泵空化的主要原因分析

* 来源: Cloud * 作者: YiQiSeo * 发表时间: 2019-03-21 10:34:19 * 浏览: 12
来源:蓟县双蝶泵阀技术服务有限公司1.流体物理性质的影响流体物理性质对离心泵空化的影响主要包括:输送液体纯度,pH值和电解质浓度,溶解气体体积,温度,运动粘度,汽化压力和热力学性质。 (1)纯度的影响(所含固体颗粒的浓度)流体中含有的固体杂质越多,空化核的数量就越多。从而加速了空化的发生和发展。 (2)pH和电解质浓度的影响输送极性介质的离心泵(如通用泵)和输送非极性介质的离心泵(输送有机物质如苯和烷烃的泵)具有不同的空化机制。 。输送极性介质的离心泵的空化损坏可能包括机械作用,化学腐蚀(与液体pH有关),电化学腐蚀(与液体电解质浓度有关),以及运输非极性介质的离心泵造成的气穴损坏它可能只是机械的。 (3)气体溶解度的影响国外研究表明,流体中的溶解气体含量促进了空化核的产生和发展。 (4)气化压力的影响表明,随着气化压力的增加,空化损伤先增大后减小。因为随着气化压力增加,在流体中形成的不稳定气泡核的数量也增加,导致气泡爆发的数量增加,冲击波强度增加,并且气蚀率增加。然而,如果气化压力继续增加并且气泡数量增加到一定限度,则气泡组形成“层间隔”,这防止冲击波行进并削弱其强度,并且逐渐破坏气穴的程度。降低。 (5)温度的影响流体中的温度变化将引起影响空化的其他物理性质如气化压力,气体溶解度,表面张力等的大的变化。可以看出,温度对空化的影响机制复杂,需要根据实际情况进行判断。 (6)表面张力的影响当其他因素保持不变时,降低流体的表面张力可以减少空穴损坏。因为随着流体的表面张力降低,由气泡坍塌产生的冲击波的强度降低,并且空化率降低。 (7)液体粘度的影响流体的粘度越大,流速越低,到达高压区的气泡数越少,由气泡坍塌产生的冲击波的强度越小。同时,流体的粘度越大,冲击波的弱化越大。因此,流体的粘度越低,空化损坏越严重。 (8)液体压缩性和密度的影响随着流体密度的增加,压缩性降低,空化损失增加。 2.过电流元件材料特性的影响泵的空化损坏主要是由过电流元件的材料损坏引起的。因此,过电流部件的材料特性也会在一定程度上影响离心泵的空化。使用具有良好抗气蚀性的材料来制造过电流部件是减少离心泵空化效应的有效措施。 (1)材料的硬度以AISI304的叶轮为例,空化会导致叶轮材料的加工硬化和相变诱发马氏体钢,这种变化反过来又会防止材料的进一步空化。由加工硬化和相变引起的马氏体钢的空化阻力主要取决于叶轮材料的硬度。 (2)加工硬化和抗疲劳性材料的加工硬化指数越高,抗疲劳性越好,材料的抗气蚀性越好。 (3)晶体结构的影响抗气蚀率是微观结构的函数其他条件确定的条件。在立方体系中,体心立方晶格的金属具有较高的应变率灵敏度。当应变速率增加时,会引起快速的穿晶脆性断裂和解理断裂,并导致点蚀形成。磨损率大。对于密集填充的六边形网格金属,当它接近理想的轴比并且在空化环境中时,所有六个滑移系统都被激活,迅速转变为稳态FCC,以及吸收空化应力的工作(公共数字:泵管家),侵蚀率降低。对于面心立方晶格金属,存在许多滑移系统,并且在高应力下,将发生塑性流变。因此,潜伏期长并且磨损率降低。简而言之,在空化过程中,从BCC到HCP或从FCC到HCP的过渡将改善抗空化。 (4)晶粒尺寸的影响用于叶轮的金属材料的晶粒尺寸越小,抗气蚀性越好。由于金属的晶粒尺寸较小,细晶增加了晶界,阻碍了位错滑移,并且在膨胀过程中裂纹的阻力增加,这延长了磨料寿命。 3.离心泵结构设计的影响离心泵设计中泵的空化特性的主要影响可分为两个方面:泵设计和叶轮设计。研究表明,影响离心泵空化性能的直接因素是叶轮入口的局部流动均匀性。因此,叶轮结构的设计对离心泵的空化影响大于泵体的设计,这是主要的影响因素。 (1)叶轮结构对离心泵空化性能的影响离心泵的叶轮结构对泵的空化性能有重要影响。合理的叶轮结构可以改善泵的空化性能。 1)叶片入口厚度。叶片的位移导致入口处的流体速度增加和压力损失。选择较小的叶片入口厚度可以减少叶片对流动的影响,增加叶片入口处的流动面积,减小叶片的位移,从而降低叶片入口的绝对速度和相对速度,并改善泵的抗汽蚀性。 。 2)叶轮入口流道的表面粗糙度。离心泵叶轮入口流道的表面粗糙度可分为两类:一类是孤立的粗糙突起(如突出流道表面的渣夹杂物或明显的机加工和未加工过渡肋)另一类A是沿着整个表面的一部分均匀分布的粗突起。研究表明,孤立的粗糙突起会在流动中引起额外的冲击和漩涡,因此沿着整个表面均匀分布的粗糙突起比孤立的粗突起的相同高度更不容易产生空穴现象。可以看出,粗糙流动通道表面的必要研磨,特别是具有隔离粗糙突起的表面,是改善离心泵抗气蚀性的有效措施。 3)刀片入口喉部区域。叶片入口的喉部区域对离心泵的空化性能有很大影响。如果叶片入口喉部面积小,即使叶片入口处的流动面积与叶轮入口的横截面积的比率是合理的,仍然不可能实现期望的空化性能。如果叶轮叶片入口喉部面积太小,则叶片入口流的绝对速度将增加,导致离心泵的抗气蚀性降低。 4)刀片数量。离心泵叶轮中的叶片数量对泵的升力,效率和空化性能有很大影响。当然,通过使用更少的叶轮叶片可以减少的摩擦表面制造简单,但是它对流体的引导效果更差(公众号:泵管家),并且使用更多的叶片可以减少叶片负载并改善初始腐蚀特性,但过多的叶片会增加位移的程度,减小相邻叶片之间的宽度,这将容易形成气泡组阻塞流动路径,导致泵的空化性能差。因此,在选择叶轮叶片的数量时,一方面应使叶片的位移和摩擦表面最小化,另一方面,叶片通道应具有足够的长度以确保液体流动的稳定性。叶片对液体的充分影响。目前,对刀片数量的价值没有确定的,完善的规则。然而,大量研究表明,对于特定的离心泵设计,CFD流场数值模拟方法的应用可以有效地确定叶轮叶片的最佳范围。 (2)叶轮吸入参数对离心泵空化性能的影响叶轮吸入参数决定了叶轮叶片入口区域的相关结构参数,包括:叶片入口迎角,叶轮入口直径,叶片入口流道宽度和轮毂直径。 1)叶片入口迎角Δβ通常采用正迎角(3°~10°)。由于采用正迎角,叶片的入口角度增大,叶片弯曲有效减小,叶片入口流动面积增大,叶片位移增大降低了。这些因素将降低v0和ω0,从而改善泵的抗气蚀性。当离心泵的流量增加时,入口相对流动角度增加,当泵以大流量运行时,正迎角可以避免负的迎角,导致λ2急剧上升(如图所示)在下图中)。大量研究表明,增加叶片的入口角度和保持正迎角可以改善泵的抗气蚀性并且对效率几乎没有影响。然而,迎角的选择对于离心泵的抗气蚀性具有最佳值。它的攻角不是越大。分析应根据实际情况而定。 2)叶轮入口直径。在恒定流量的情况下,叶轮入口处的流动的绝对速度和相对速度是吸入管直径的函数。因此,叶轮入口直径具有最佳值,以改善离心泵的抗气蚀性。当叶轮入口的直径小于该最佳值时,随着叶轮直径的增加,入口处的流速减小,并且离心泵的空化性能不断提高。然而,当叶轮直径的值超过最佳值时,对于给定的流速,随着入口直径的增加,将在叶轮的入口部分形成停滞区和反向流,从而产生气穴现象。离心泵的性能逐渐恶化。 3)叶片入口流道宽度。当离心泵的工作状态恒定时,增加叶片入口处流动通道的宽度会降低液体流动的绝对速度的轴向速度,从而改善离心泵的空化特性和液压动力。离心泵。效率和容积效率影响较小。 4)轮毂直径。减小叶轮轮毂的直径增加了叶轮转轮的实际入口面积,从而改善了离心泵的空化性能。 5)叶轮前盖的曲率半径。当流体通过离心泵的吸入口流到叶轮的入口时,流体流速由于流动通道的收缩而增加,从而导致一定的压力损失。同时,由于在该过程期间流体流动的方向从轴向方向改变到径向方向,所以由于转弯处的不均匀流场也产生一部分压力损失。可以看出,叶轮前盖曲率半径的大小直接影响压力损失,进而影响空化特性。离心泵的结构。使用较大的曲率半径减小了前盖流动时的流速变化,使流速均匀和平滑,并改善了离心泵的空化性能。 4.影响的其他方面:1。参数的相互影响到目前为止,对影响离心泵气蚀的因素的研究仅针对一定的参数,并且很少研究各参数之间的相互作用。但是,结构参数的影响是一个统一的整体。它们相互制约,相互影响。未来的研究应该朝着综合影响因素的方向发展。 2.离心泵的运行条件在离心泵的实际使用过程中,由于极其复杂的运行条件,泵入口的流量和压力不断变化。因此,离心泵的实际工作条件往往与实验和设计工作条件有较大偏差。气蚀的可能性远远超出了实验期望。总结由于空化机理非常复杂,影响离心泵空化的因素很多,各种因素都不是孤立的,不同影响因素之间存在相互作用和相互作用。因此,在研究离心泵的空化性能时,应结合实际情况考虑影响泵空化的机理和因素。近年来,随着CFD技术的发展,通过对离心泵内流场的数值模拟,为研究离心泵在各种因素影响下的空化性能提供了新的手段。然而,目前,大多数离心泵空化的CFD数值模拟仍局限于研究单因素对泵空化性能的影响。接下来的研究应该更加关注不同因素之间相互作用对离心泵抗汽蚀性的影响。