简介：【摘 要】主要介绍了在离心泵的设计过程中，当对离心泵对使用工况对泵的汽蚀性能有较高要求时，如何提升、优化离心泵的汽蚀性能，从而满足离心泵运行工况。 【关 键 词】离心泵 汽蚀 叶轮 前言 离心泵在运转过程中，在流体流经区域的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的区域），当流体的绝对压力低于当时温度下的汽化压力时，液体便开始汽化，产生蒸汽、形成气泡。这些气泡随流体流动到高压处时，周围的高压流体使气泡急剧变小以直至气泡破裂，此时周围的高压液体将高速填充空穴，发生相互撞击从而形成局部高压射流。当高压射流发生在过流部件壁面上时，将对壁面造成破坏。这种由于空泡的溃灭对过流表面材料的破坏现象称为汽蚀。 汽蚀的危害 产生振动和噪声 当泵发生汽蚀时，汽泡在流体的高压区连续产生并且突然破裂，同时由于高压射流相互撞击，因此将会产生非常规的噪声和振动，汽蚀时泵会发出类似于爆豆的噼噼啪啪的声音。 破坏过流部件 当离心泵长期在汽蚀条件下运行时，泵过流部件的某些地方将会由于高压射流的冲击而遭受腐蚀性损坏，通常这种高压射流的压力会达到49MPa。 性能下降 泵发生汽蚀时叶轮内部的能量交换收到干扰和破坏，在外特性上的表现为流量-扬程曲线、流量-轴功率曲线、流量-效率曲线下降，严重时会使泵发生断流的情况，从而导致泵无法正常运行。 泵汽蚀的理论分析 泵是用来增加液体压力的设备，液体从叶轮进口至出口，压力逐渐增加。但是由于叶片进口绕流的影响，泵内的最低压力点通常发生在叶片背面进口稍后处，这是因为此处和进口其它处相比半径大，因而圆周速度大，由速度三角形可知，相对速度相应变大，进口压力损失和绕流引起的压力降就相应变大。另外，此处位于流道转弯的内壁，由于液体转弯时离心力效应，此处流速大，压力低。 泵汽蚀优化措施 工程应用上解决汽蚀问题通常有两种途径，一是改变叶轮的设计参数，提升叶轮本身的抗汽蚀能力。二是改变叶轮材料，提高材料的抗汽蚀能力。 从优化叶轮的设计方面出发，要使泵不发生汽蚀，必须减小泵的汽蚀余量。泵的汽蚀余量主要是由泵的几何形状决定的，主要影响因素是泵叶轮进口部分的几何形状，如叶轮进口直径 、叶片进口安放角 、叶片进口边形状、叶片数、叶轮进口流道形状等。 改变叶轮的设计参数优化汽蚀性能 由泵汽蚀余量公式可知，要减小泵的汽蚀余量 ，必须通过减小 、 、 来实现。通过合理选择以下结构参数或设计合理结构可以获得良好的汽蚀余量。 叶轮进口直径 假设 ，则 增大 ，则 增大、 减小，必存在一个 使得两者的平方和最小。现利用求导的方法求 。 显然增加 可以减小 ，从而减小 ，增强泵的抗汽蚀性能。但 取值过大时，液流在进口处扩散严重，破坏了流动的平顺和稳定性，形成旋涡使水力效率下降。同时， 增大，口环内径变大，泄漏量增大，泵的容积效率降低。 值的选取一般遵循如下原则： 对要求具有高抗汽蚀性能的叶轮时： ； 对兼顾抗汽蚀性能和效率的叶轮时： ； 对主要考虑提高效率的叶轮时： ； 叶轮叶片进口宽度 增加叶片进口宽度 ，能增加叶片进口过流面积，减小 和 ，从而减小 。 叶轮盖板进口部分曲率半径 由于叶轮进口部分的液流在转弯处受到的离心力作用的影响，靠前盖板处压力低、流速大，造成叶轮进口速度分布不均匀。通过适当增加盖板的曲率半径，有利于减小前盖板处的 和改善速度分布的均匀性，减小泵进口部分的压降，从而使 减小，提高泵的抗汽蚀性能。 叶片进口边的位置和叶片进口部分的形状 叶片进口边轮毂侧向吸入口方向延伸，即采用后掠式的叶片进口边（进口边不在同一轴面，外缘向后错开一定的角度），可使轮毂侧的液体提早受到叶片的作用。 叶片进口边前伸并倾斜，使得各点的圆周速度不同，一般轴面速度沿进口边近似均匀分布，则进口边各点的相对液流角不同。为了符合这种流动情况，减小冲击损失，叶片进口边应作成空间扭曲的形状，这就是目前很多低比转速叶轮叶片进口部分也作成扭曲叶片的原因。 叶片进口冲角 叶片进口角，通常都大于进口相对液流角。采用正冲角能提高泵抗空化性能，而且对效率影响不大，其理由如下： 增大了叶片进口角 ，从而可以减小叶片的弯曲，增大叶片进口过流面积，减小叶片的排挤，这些因素都将减小 和 ，提高泵抗空化性能。 采用正冲角，在设计流量下，液体在叶片进口背面产生脱流。因为背面是叶片间流道的低压侧，该脱流引起的旋涡不易向高压侧扩散，因而旋涡被控制在局部，对空化影响较小。反之，负冲角时液体在叶片工作面产生旋涡，该旋涡易向低压侧扩散，对汽蚀影响较大。 泵的流量增大时，进口相对液流角增大，采用正冲角可以避免泵在大流量运转时出现负冲角。 叶片进口厚度 叶片进口厚度越薄，越接近流线型，叶片最大厚度离进口越远，叶片进口的压降越小，泵的抗汽蚀性能越好。叶片进口形状对压降的影响是十分敏感的。 对优化设计后的叶轮进行建模分析 对叶轮进行三维仿真计算 建立流体参数对叶轮进行不同工况下的仿真计算，形成如下所示的计算结果： 图4.2.1:叶轮网格划分图 4.2.2:叶片处的流场分布 分析结果 通过对叶轮汽蚀性能相关参数的调节，实现了对叶轮汽蚀性能的优化，最终度汽蚀性能满足要求。 结束语 离心泵在发生汽蚀时会严重影响泵的运行性能，严重时将导致设备停机以及系统停产，提高泵的汽蚀性能有助于设备的稳定运行从而实现系统的有序生产，因此离心泵汽蚀性能的提高在实际生产过程中具有很高的经济效益，同时也提升了设备运行的安全性具有很重要的意义。 参考文献： [1]关醒凡，现代泵理论与设计[M].北京：宇航出版社，2010（03）； [2]郭鹏程，罗兴锜，刘胜柱.基于三维紊流数值计算的离心泵叶轮优化设计[J].机械工程学报，2010（04）

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简介：摘要本文主要是在分析数据的基础上设计的空调系统在数据中心机房和气流组织的全面掌握主数据中心的机房，同时也对主机房的局部的热点的原因和现状进行分析，了解不畅流的空气分布，并提出有针对性的气流优化方案。

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