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技术探讨：离心泵吸入能量是一个有缺陷的概念吗？技术探讨：离心泵吸入能量是一个有缺陷的概念吗？编者按 对于离心泵的“吸入能量”这一概念，行业内可谓是：仁者见仁，智者见智。 大量的研究及工程应用经验表明，对于离心泵设计人员来说，在某些特定应用场合，“吸入能量”确实是一个不可轻视/忽视的概念，否则可能会给你及用户现场带来很多令人头痛的麻烦。不过，不同的文献对于“吸入能量”的定义各有不同。关于这方面更多的信息，有兴趣的朋友可以查阅《泵沙龙》文章“离心泵汽蚀安全裕量的探讨”及随后发布的“吸入能量解读及其对离心泵的影响”。 本文是作者对 “吸入能量”其中一个定义/公式的解读，但并未否定“吸入能量”对离心泵的影响。仅供同行们参考。 前言 “吸入能量”的概念是为了加强对离心泵NPSH特性的评估而提出的，但我担心它没有切中要害。吸力能量定义为U1（叶轮入口处的圆周速度）和S（吸入比速度）的乘积。乍一看，这似乎是一个合理的概念，但数学分析似乎表明了逻辑上的缺陷。吸入能量的公式为： 这里， Es = 吸入能量 U1 = 叶轮入口（eye）处的圆周速度，ft/sec S = 吸入比转速，rpm - gpm - ft 泵沙龙注1：文章中采用的均为美制单位。 吸入比转速S的表达式为： 这里， N = 叶轮的转速，r/min Q =流量，US gal/min；对于单吸叶轮，Q为总流量，对于双吸叶轮，Q为总流量的一半 NPSHR = 首级叶轮扬程下降3 %时的必需汽蚀余量，ft NPSHR和U1之间的“经典”关系 如参考文献1所示，在没有预旋能力（即处于或接近最佳效率点BEP）的情况下，NPSHR可以由以下等式(3)表示： 这里， g = 引力常数，32.2 ft./sec.2 K1 和 K2 = 试验常数，由试验确定 β1 = 进口叶片角，通常在盖板处测量，度（°） 除了U1之外，等式(3)右侧的所有内容都可以被认为是常数。因此，我们可以这样说： 求解U1： 将公式(2)和公式(5)代入公式(1)，得到： 公式(6)可以简化为： 从公式(7)可以看出，NPSH对特性的影响已显着降低，指数从0.75下降到0.25，减少了三分之二。我们几乎已经从等式中消除了NPSH，这不应该发生。NPSH原本是“吸入能量”的全部意义所在。 如果我们将吸入比速度设想为由三条腿支撑的凳子，每条腿为NPSHR0.25，那么乘以U1会切掉其中两条腿。 我更喜欢坐在有三条腿的凳子上。 实际速度效应使情况变得更糟 公式(4)说明了NPSHR和泵转速之间的经典关系：NPSHR随着转速的平方而增加。这对于早期汽蚀可能是正确的，但对3%的扬程下降驱动的NPSHR的大量测试表明，该指数实际上接近1.5。 因此，对于3%的扬程下降，公式(4)可以改写如下： 求解U1： 将公式(2)和(9)代入公式(1)，结果为： 公式(10)可以简化为： 这个0.08的指数使NPSHR的影响几乎消失。例如，如果NPSHR = 10，则NPSHR0.08 = 1.2；如果NPSHR = 100，则NPSHR0.08 = 1.45 - NPSHR增加900%时，NPSHR的影响仅增加20 %（那个凳子现在由牙签支撑着）。 如果使用0.75指数，则NPSHR增加900%将使分母增加462%，这是NPSHR对特性的更合适的影响。 结论 结论是，在评估离心泵NPSH特性方面，吸入比转速比吸入能量公式(1)（泵沙龙注2）更有效。 参考文献 1）Henshaw, Terry L., “Predicting NPSH for Centrifugal Pumps,” www.pump-zone.com, Dec. 21, 2000. 2）Henshaw, Terry, “Stepping NPSHR to Different Speeds,” Pumps & Systems, August 2009. 作者简介：Terry Henshaw是一名退休工程师，住在德克萨斯州的Magnolia。他在泵行业工作了50多年。 |
