離心泵的入口
2015-02-06
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無論是干式安裝離心泵還是濕式安裝離心泵，都會產生各種各樣與泵吸水坑有關的水力問題。這些問題包括上表面和下表面漩渦、預旋和渦流的形成，以及泵的吸入喇叭口處或其附近的水流分離問題。任何一種問題都會給泵的工作帶來負面影響，引起汽蝕、振動或者效率下降。通常引起這些問題的原因不是惟一的，而且很難通過數學模型或者計算流體力學（CFD）的計算來準確預測。例如，盡管漩渦的形成取決于吸入管的速度和淹沒深度，但是它還受到引起漩渦的水源附加循環的強烈影響，如:由于進水口和管道幾何尺寸而引起的水流的不一致性;一些障礙物如柱管和突堤的旋轉尾流的脫落:由于墻和地面的邊界層而引起的速度梯度。由這些水源而引起的循環是很難預測的，并且很大程度上取決于進水口的設計和工作環境，特別是對那些由一個一般的進入通道供給多臺泵的大型泵送系統。在這些情況下，物理模型是預測原型工作狀況的最好方法，并相當可靠。
1.自由表面的漩渦
如果這類漩渦把空氣泡或空氣芯帶入離心泵的進水口，則認為它們是有害的。據報道，在額定的流入條件下，強烈的空氣芯漩渦引起空氣的吸入和集中高達10%。已經證明，在吸入管中，3%-5%的空氣集中就能夠降低泵的效率。同樣，以大氣泡形式存在的空氣能引起葉輪振動。不帶進空氣的強烈表面漩渦也是有害的，因為它們把污物帶進入管，而且高旋轉速度使該處的壓力大大降低，從而引起汽蝕。
2.表面下的漩渦
這類漩渦也就是所說的水下漩渦，通常來源于底部和墻，由泵入口附近的分割墻區域或者濕式安裝泵喇叭口下面產生的渦流引起。漩渦中心的壓力降低，特別是當中心壓力降低到能釋放溶解氣和流體中的其他氣體時，能引起泵葉輪上的載荷波動，伴隨著振動和噪音、汽蝕可能性增加、入口損失增大、泵效率降低。
3.預旋和渦流
渦流對于任何水流來說是一個普通的術語（由于漩渦和管路彎曲引起的），在這種水流條件下，除了有一個通常占主導地位的軸向流速分量外，還有一個切向速度分量。在離心泵的吸入管路或者立式濕式安裝泵的情況中，預旋是表示葉輪上游橫截面上平均渦流的專用術語。
預旋會影響泵的工作，因為流進葉輪的水流已經有一個旋轉的水流區域，根據旋轉的方向，它也許會阻止或促進葉輪的旋轉。設計泵的葉輪（也就是形狀和角度）時，通常假定沒有預旋。如果有預旋，則表明水流沿著葉片的一側分離。我們通常很關心的預旋程度取決于離心泵的類型，通常是不可知的。預旋的大小可通過模型試驗中平均橫截面渦流角度度量，由速度測量器確定或者從渦流流量計中讀出。由于存在墻面摩擦、內部流體的切向力和紊流、渦流會沿管線逐步衰減，因此在吸入管模型中，渦流流量計應放在靠近葉輪處。
4.導致NPSH不足的損關
如果離心泵的進水口設計不好，則會導致入口處的大量損失。濾網、入口處環境差、漩渦和渦流，以及漩渦抑制裝置引起的損失，將會增大到不能滿足泵所需NPSH的程度。渦流引起入口損失的增加已在實驗室的研究中證實。在核反應堆余熱移出池模型中，當管路入口的幾何形狀和水的流動相似時，具有空氣芯漩渦和強烈渦流實驗中的入口損失，要比沒有強烈漩渦和渦流實驗的入口損失多20%口由于不能預測漩渦和渦流的程度，因此不能準確地計算入口損失，它們通常通過模型實驗得到。有了入口損失的實驗值，就可重新計算NPSHA。
1.自由表面的漩渦
如果這類漩渦把空氣泡或空氣芯帶入離心泵的進水口，則認為它們是有害的。據報道，在額定的流入條件下，強烈的空氣芯漩渦引起空氣的吸入和集中高達10%。已經證明，在吸入管中，3%-5%的空氣集中就能夠降低泵的效率。同樣，以大氣泡形式存在的空氣能引起葉輪振動。不帶進空氣的強烈表面漩渦也是有害的，因為它們把污物帶進入管，而且高旋轉速度使該處的壓力大大降低，從而引起汽蝕。
2.表面下的漩渦
這類漩渦也就是所說的水下漩渦，通常來源于底部和墻，由泵入口附近的分割墻區域或者濕式安裝泵喇叭口下面產生的渦流引起。漩渦中心的壓力降低，特別是當中心壓力降低到能釋放溶解氣和流體中的其他氣體時，能引起泵葉輪上的載荷波動，伴隨著振動和噪音、汽蝕可能性增加、入口損失增大、泵效率降低。
3.預旋和渦流
渦流對于任何水流來說是一個普通的術語（由于漩渦和管路彎曲引起的），在這種水流條件下，除了有一個通常占主導地位的軸向流速分量外，還有一個切向速度分量。在離心泵的吸入管路或者立式濕式安裝泵的情況中，預旋是表示葉輪上游橫截面上平均渦流的專用術語。
預旋會影響泵的工作，因為流進葉輪的水流已經有一個旋轉的水流區域，根據旋轉的方向，它也許會阻止或促進葉輪的旋轉。設計泵的葉輪（也就是形狀和角度）時，通常假定沒有預旋。如果有預旋，則表明水流沿著葉片的一側分離。我們通常很關心的預旋程度取決于離心泵的類型，通常是不可知的。預旋的大小可通過模型試驗中平均橫截面渦流角度度量，由速度測量器確定或者從渦流流量計中讀出。由于存在墻面摩擦、內部流體的切向力和紊流、渦流會沿管線逐步衰減，因此在吸入管模型中，渦流流量計應放在靠近葉輪處。
4.導致NPSH不足的損關
如果離心泵的進水口設計不好，則會導致入口處的大量損失。濾網、入口處環境差、漩渦和渦流，以及漩渦抑制裝置引起的損失，將會增大到不能滿足泵所需NPSH的程度。渦流引起入口損失的增加已在實驗室的研究中證實。在核反應堆余熱移出池模型中，當管路入口的幾何形狀和水的流動相似時，具有空氣芯漩渦和強烈渦流實驗中的入口損失，要比沒有強烈漩渦和渦流實驗的入口損失多20%口由于不能預測漩渦和渦流的程度，因此不能準確地計算入口損失，它們通常通過模型實驗得到。有了入口損失的實驗值，就可重新計算NPSHA。
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