?第五节
?离心泵的汽蚀
3-5-1 离心泵的汽蚀现象及其危害
? 液体在从泵吸人口流到叶片进口前，还会因流速增加和
流阻损失而压力进一步下降
? 当 Q小于设计 Q时,液流在进口的 wl撞击叶片正面，最低
压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上, 如图 K2处。
? 泵 Q超过设计 Q时, w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶
片进口靠近前盖板的叶片正面上，如图 K1处
3-5-1 汽蚀现象及其危害
? 气体产生
? 如液体 P降低到 Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡
? 还有原来溶于液体现因 P降低而逸出的气体。
? 气泡破灭
? 流到高压区，迅速凝结，气体重新溶人液体
? 造成局部真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相
撞击，产生局部高达几十 MPa的 P,引起噪音和振动
? 造成后果
? 这时泵的 Q,H和效率都将降低，严重时导致吸人中断
? 气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏
? 氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用
? 在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或
导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏
3-5-2 汽蚀余量
? 汽蚀余量 --是指泵人口处液体所具有的总水头与
液体汽化时的压力头之差，用 ?h表示。
? 汽蚀余量又有有效汽蚀余量 ?ha。 和必需汽蚀余量
?hr。 之分。
? ?ha— 指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的
吸人条件和液体的 P,而与泵无关
? 它表示液体在泵进口处水头超出 Pv的富裕能量
式中, z-泵吸人口位置头,Ps-泵吸人口绝对压力,Pa；
Vs—— 泵吸人口流速,m／ s。
g
pz
g
v
g
ph vss
a ?? ????
?
???
? ????
2
2
3-5-2 汽蚀余量
? ?hr-必需汽蚀余量 -指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量
? 它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流
量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而
与泵的吸人条件及所吸液体的 Pv值无关
??hr越小，表明泵的汽蚀性能越好。
??hr随 Q的增大而增大
? 因为 Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。
? ?hr 用汽蚀试验来确定
? 在试验中逐步增大吸人真空度
??h r和 Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵
吸人性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示
方式不同而已。
3-5-3汽蚀特性曲线
? 在 ?ha 接近 ?hr,但尚未降到很低时
? 汽泡虽已产生但不多
? 泵的性能参数没有显著变化
? 这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情
况称为“潜伏汽蚀”。
? 长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。
? 当泵的有效汽蚀 ?ha降到低于 ?hr时
? 汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明
显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵
的流量、扬程和效率都将明显降低，同时产生噪声和
振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，即图 3— 28中
泵特性曲线上画有斜线段的部分，称为不稳定汽蚀区。
泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。
3-5-3汽蚀特性曲线
? 当 ?hr进一步降低
? 液流在叶片进口处出现
脱流，形成汽水两相区
? 由于含汽量增加，汽泡
破灭时所引起的液压冲
击就会明显减轻,Q和 H
脉动消失
? 这时降低管路阻力只能
减小 H,使两相区的长度
增加，而 Q几乎不再增大,
在特性曲线上表现为近
似一条下垂线，称为
“断裂工况”，曲线上
开始陡降的那一点 K称断
裂点
3-5-3 汽蚀特性曲线
? 在断裂工况线上工作时
振动和噪声并不强烈，
部件的汽蚀破坏也不明
显，这种工况也称为
“稳定汽蚀”。
? 图上给出了不同 z时的
Q— H曲线和 ?hr一 Q曲线
? 泵的吸高 z1越大，有效
汽蚀余量 ?hr越小，断裂
工况就越向小 Q方向移
动，泵不发生汽蚀的 Q
范围也就越小。
3-5-3 汽蚀特性曲线
? ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲
线也有差异。
? 中、低 ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽
泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特
性曲线具有明显的断裂点
? 其中低 ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出
现稳定汽蚀的工况
? 高 ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性
能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不
会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前
有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分
3-5-4 防止汽蚀的措施
? 大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀
? 考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害，泵在使用时
要求 ha≥110％ ?hr, (两者差值 ≥0,5m)。
? 在船用泵中，比较容易发生汽蚀的主要是,
? 所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环
泵等
? 或工作中流注高度会显著降低的泵，如货油泵等
? 还有那些吸人液面真空度较大的泵，如冷凝器及海水
淡化装置的凝水泵
3-5-4 防止汽蚀的措施
? 提高装置的 ?ha
? 尽可能减小吸人管路的阻力
? 减小吸上高度或增大流注高度
? 控制液体温度不要过高
? 减小泵的 ?hr
? 在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状
? 加大叶轮的进口直径和叶片进口边的宽度
? 增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径
? 采用扭曲叶片或双吸叶轮等
? 在泵的进口加设诱导轮
? 采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材
料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也
是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。
?离心泵的汽蚀
3-5-1 离心泵的汽蚀现象及其危害
? 液体在从泵吸人口流到叶片进口前，还会因流速增加和
流阻损失而压力进一步下降
? 当 Q小于设计 Q时,液流在进口的 wl撞击叶片正面，最低
压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上, 如图 K2处。
? 泵 Q超过设计 Q时, w1撞击叶片背面，最低压力部位在叶
片进口靠近前盖板的叶片正面上，如图 K1处
3-5-1 汽蚀现象及其危害
? 气体产生
? 如液体 P降低到 Pv或更低时，液体会汽化产生汽泡
? 还有原来溶于液体现因 P降低而逸出的气体。
? 气泡破灭
? 流到高压区，迅速凝结，气体重新溶人液体
? 造成局部真空，四周液体质点以极大速度冲来，互相
撞击，产生局部高达几十 MPa的 P,引起噪音和振动
? 造成后果
? 这时泵的 Q,H和效率都将降低，严重时导致吸人中断
? 气穴破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏
? 氧气借助汽泡凝结时的放热，对金属有化学腐蚀作用
? 在上述双重作用下，叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或
导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏
3-5-2 汽蚀余量
? 汽蚀余量 --是指泵人口处液体所具有的总水头与
液体汽化时的压力头之差，用 ?h表示。
? 汽蚀余量又有有效汽蚀余量 ?ha。 和必需汽蚀余量
?hr。 之分。
? ?ha— 指泵工作时实际所具有的汽蚀余量，取决于泵的
吸人条件和液体的 P,而与泵无关
? 它表示液体在泵进口处水头超出 Pv的富裕能量
式中, z-泵吸人口位置头,Ps-泵吸人口绝对压力,Pa；
Vs—— 泵吸人口流速,m／ s。
g
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3-5-2 汽蚀余量
? ?hr-必需汽蚀余量 -指泵为避免汽蚀所必需的汽蚀余量
? 它取决于泵进口部分的几何形状以及泵的转速和流
量，反映了液体进泵后压力进一步降低的程度，而
与泵的吸人条件及所吸液体的 Pv值无关
??hr越小，表明泵的汽蚀性能越好。
??hr随 Q的增大而增大
? 因为 Q增大时，液体进泵后的压降也增加的缘故。
? ?hr 用汽蚀试验来确定
? 在试验中逐步增大吸人真空度
??h r和 Hs都是由同样的汽蚀实验得出的用以表示泵
吸人性能好坏的性能参数，其性质一样，只是表示
方式不同而已。
3-5-3汽蚀特性曲线
? 在 ?ha 接近 ?hr,但尚未降到很低时
? 汽泡虽已产生但不多
? 泵的性能参数没有显著变化
? 这种汽蚀实际已经发生但尚未明显影响到泵性能的情
况称为“潜伏汽蚀”。
? 长期处在潜伏汽蚀工况下工作部件也会受到破坏。
? 当泵的有效汽蚀 ?ha降到低于 ?hr时
? 汽泡已发展到一定程度，它会使叶道间的通流截面明
显减小，汽泡破灭时的液压冲击也要消耗能量，故泵
的流量、扬程和效率都将明显降低，同时产生噪声和
振动，这时测得的流量和扬程出现脉动，即图 3— 28中
泵特性曲线上画有斜线段的部分，称为不稳定汽蚀区。
泵在不稳定汽蚀工况下工作时部件容易受到破坏。
3-5-3汽蚀特性曲线
? 当 ?hr进一步降低
? 液流在叶片进口处出现
脱流，形成汽水两相区
? 由于含汽量增加，汽泡
破灭时所引起的液压冲
击就会明显减轻,Q和 H
脉动消失
? 这时降低管路阻力只能
减小 H,使两相区的长度
增加，而 Q几乎不再增大,
在特性曲线上表现为近
似一条下垂线，称为
“断裂工况”，曲线上
开始陡降的那一点 K称断
裂点
3-5-3 汽蚀特性曲线
? 在断裂工况线上工作时
振动和噪声并不强烈，
部件的汽蚀破坏也不明
显，这种工况也称为
“稳定汽蚀”。
? 图上给出了不同 z时的
Q— H曲线和 ?hr一 Q曲线
? 泵的吸高 z1越大，有效
汽蚀余量 ?hr越小，断裂
工况就越向小 Q方向移
动，泵不发生汽蚀的 Q
范围也就越小。
3-5-3 汽蚀特性曲线
? ns不同的泵受汽蚀影响的情况不同，汽蚀特性曲
线也有差异。
? 中、低 ns的离心泵叶片流道比较窄长，发生汽蚀后汽
泡很快就会布满流道，使扬程、效率急剧下降，其特
性曲线具有明显的断裂点
? 其中低 ns的泵发生汽蚀后很快就会造成断流，难以出
现稳定汽蚀的工况
? 高 ns的离心泵和混流泵或叶轮进口直径大的高汽蚀性
能离心泵，叶片间的流道短而宽，所以汽泡发生后不
会迅即布满流道，从而使特性曲线在达到断裂点之前
有较长的一段扬程和效率逐渐下降的部分
3-5-4 防止汽蚀的措施
? 大多数离心泵都要避免工作中出现汽蚀
? 考虑到工况可能变化和潜伏汽蚀的危害，泵在使用时
要求 ha≥110％ ?hr, (两者差值 ≥0,5m)。
? 在船用泵中，比较容易发生汽蚀的主要是,
? 所输送的液体温度较高的泵,如锅炉给水泵、热水循环
泵等
? 或工作中流注高度会显著降低的泵，如货油泵等
? 还有那些吸人液面真空度较大的泵，如冷凝器及海水
淡化装置的凝水泵
3-5-4 防止汽蚀的措施
? 提高装置的 ?ha
? 尽可能减小吸人管路的阻力
? 减小吸上高度或增大流注高度
? 控制液体温度不要过高
? 减小泵的 ?hr
? 在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状
? 加大叶轮的进口直径和叶片进口边的宽度
? 增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径
? 采用扭曲叶片或双吸叶轮等
? 在泵的进口加设诱导轮
? 采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材
料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也
是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。
