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卡塞尔：分析循环泵汽蚀的解决措施
点击次数：646 发布时间：2011-5-2
卡塞尔：分析循环泵汽蚀的解决措施
在轮胎硫化过程中，内压过热水的稳定供给与循环是极其重要的。在其完整的闭路循环系统中，热水循环泵如
同人体的心脏一样重要，不可须央出现故障。但是，实际的情况难免意外。仅汽蚀来说，不仅造成水泵的损伤，尤
其能导致循环系统产生大的压力波动，甚至顿时失压，对初硫化期间的轮胎造成了致命伤。由此可见，认清汽蚀原
因，采取有效防范或妥善解决措施是十分必要的。
1 汽蚀原因分析
1.1 定性分析
水泵吸入口处的水因汽化成汽泡，这些汽泡在水泵排出口之前被高压挤碎（水的质点在叶轮流道上运动时，是
不断增大能量的，汽泡被挤碎的位置也是*的），由于汽泡的占空突然“消失”，引起了水质点的强烈冲击，造
成对泵叶轮的汽蚀破坏，同时使泵出水压力波动，严重时产生失压。
水泵吸入口处水的汽化条件是:其压力突然低于该处水温对应的饱和蒸汽压力。一个正在稳定运行的供热系统
，压力、水温、流量稳定，在遇到下列情况（之一）时，就会使水泵入口处的水压降低。
（1）供入除氧
器的蒸汽压突然降低；
（2）供入除氧器的蒸汽温度突然降低；
（3）大量地向除氧器中补充较低温度的凉水；
（4）硫化车间用水量突然加大；
（5）泵出口以外直至循环回除氧器管网中管路阻力突然大幅度减小；
（6）泵出口以外直至循环回除氧器管网中突然有大量的泄漏。
一旦因上述情况使泵入口处压力降至低于饱和蒸汽压，就会产生汽蚀。
1.2 定量分析
附图是除氧加热系统简图。取除氧器内液面作基准高度，定义为“1-1”界面。水泵入口处为“2-2”界面。
（1）安装高度计算
Hg=P0/ρg-P饱/ρg -Δh-Σhf（1-2） （1）
式中Hg——计算安装高度，m；
P0——除氧器内汽压，Pa；
P饱——热水泵入口处，即“2-2”界面处水的饱和汽压，Pa；
ρ——液体密度，kg/m3；
g——重力加速度，m/S2；
Δh——泵的汽蚀余量，m；
Σhf（1-2）——热水自除氧器流至水泵入口处的阻力损失，m。
热水自除氧器流至水泵入口处时，可以忽略水温的变化，即认为P饱=P0，泵的汽蚀余量Δh，随泵资料给出为
3.9m水柱高。
输入侧管道阻力损失Σhf（1-2）估计为1.1m水柱高。
于是，由（1）式计算:
Hg′=-3.9-1.1=-5m水柱高
这是按20℃水计算结果，折成170℃水时:
Hg=ρ20gHg′/ρ170g=998.2×（-5）/897.3=-5.5m水柱高
就是说，热水泵的安装高度至少要比除氧器zui低运行液位低5.5m。
实际例子是低10m，安装高差尚有4.5m的裕量（按170℃水计算所得）。
（2）补水量达到多少可致汽蚀发生
管网中一旦发生较大泄漏，系统平衡破坏，除氧器水位就会快速下降，于是就需要快速大量地补入相对低温的
软水。
设除氧器稳态运行存水量为:
25m3（容积）×0.7（占空率）=17.5m3
在某较短时间内，因水位突降，存水量减少了Vm3，于是补入低温水Vm3。
在补入低温水时，P0也会降低，蒸汽的流量会增大，携入热量速率会大于原先稳态运行时。为简化推导，在此
仅考虑冷热水的热交换对P0。
（3）除氧器内压变化多少可发生汽蚀
己处于稳定运行状态的除氧动力系统，除氧器内汽压、水温，水泵入口处的压力和水温都是相对稳定的。假定
这时P0突然降低，则系统平衡便被破坏。但在P0降低的同时，水泵入口处的水温是不会立即下降的，现有
10m170℃水所形成的压力是:
h′=10×897.3/998.2≈9m水柱高
用（1）式计算P0的下降量:
令[（P0-ΔP）-P饱]/ρg一Δh-Σhf（1-2）+h′=0
（P0-ΔP）-P饱=[-h′+ h+Σhf（1-2）]ρg=[-9+3.9+1.1]×998.2×9.8=-39129.44Pa
∵P0=ΔP -P饱= P饱-ΔP -P饱=-ΔP
∴ΔP=39129Pa
即，若水温在170℃，即饱和蒸汽压（表压）为0.678MPa状态下稳态运行，当汽压突然降到表压0.639MPa以下时
，就有可能造成汽蚀。
卡塞尔：