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动力泵NPSHR图显示速度和泵浦密度的影响

发布时间2019-10-21人气:34

动力泵NPSHR图显示速度和泵浦密度的影响


在阅读了有关动力泵阀,阀弹簧和所需的净正负压头(NPSHr)知识后,我建议创建图表来说明速度(rpm)和抽水密度的影响这些机器NPSH的要求。听起来不错。我们已经发布了基于测试的NPSHr曲线(参见图2),但是我没有使用方程式来计算等效曲线。我的方程式可以产生这样的曲线吗?如果是这样,所计算的曲线与已发布的曲线将如何比较?在此练习中,我们能否包括抽水密度(比重)的影响?

这些方程式确实产生了曲线,可以回答这两个问题,并且我认为值得在本文中分享。

以下是计算中使用的术语:

s =通过阀座的流通面积(忽略翼和腹板),ft 2(m 2)=(π/ 4)(D 2 – D 2

2 =通过P 2作用的阀面积,ft 2(m 2)=(π/ 4)(D 2 – D 2)= A 4 – A 3


3 =暴露于P 3的座椅表面积,ft 2(m 2)=(π/ 4)(D 2 – D 2

4 =阀顶部面积(暴露于P 4),ft 2(m 2)=(π/ 4)(D 2 – D 2)

C =阀门“逃逸”区域的孔口系数

p =柱塞或活塞的直径,ft(m)

1 =阀盘中心孔的直径,ft(m)


2 =内座表面的外径,ft(m)(阀座开口的ID)

3 =外座表面的内径,ft(m)(阀座开口处的外径)

4 =阀外座面的外径,ft(m)

o =阀门关闭时来自弹簧的力,lb(N)

g =重力加速度32.2 ft / sec 2(9.8 m / sec 2

c = 
OD流量阀的锁紧系数=((D 4 / D 32 +(D 3 / D 42 – 2)/ 8ID(sinα)2
对于ID流量阀=(2 –(D 2 / D 12 –(D 1 / D 22)/8π(sinα)2

i =阀门上游侧泵送的惯性冲击系数

S =柱塞的行程长度,ft(m)

90 =大约90度曲柄时的气门升程ft(m)

N =泵曲轴转速,rev / min

NPSHr =防止阀上出现气蚀所需的净正吸头,lb / ft 2(Pa)

1 =阀组件上游的停滞压力,lb / ft 2(Pa)

2 =作用于上游盘区A中的静态压力2,磅/英尺2(PA)= P 1 - ρ(V 小号2 /2

1 =在中间行程(峰值)= Q流动通过柱塞创建率90,假定柱塞的纯正弦运动,英尺3 /秒(米3 π/秒)= 2 NL 小号 d 2 /240

R =弹簧刚度,lb / ft(N / m)

S =通过阀座的抽速,ft / sec(m / s)=(Q 2)/(A S

1 =阀门重量(空气中),磅(N)

2 =阀的重量,如果轴是垂直的,则减去泵的浮力,lb(N)= W1(1 – W 3 / W 4)(如果轴是水平的,W 2 = 0)

3 =抽油比重,lb / ft 3(N / m 3)=ρg

4 =阀门的比重,lb / ft 3(N / m 3

α=阀座表面与阀轴之间的角度,度

ρ=抽气密度,弹头/ ft 3(lb-s 2 / ft 4)(kg / m 3)= W 3 / g

ω=泵曲轴的角速度,弧度/秒=πN/ 30

将以下方程式合并到计算机程序中,该程序使用方程式1、2和3(来自参考文献2)来计算每种速度下气门的最大升程(中冲程),然后使用方程式4计算出整个方向的压降阀门(NPSHr)。然后将该压降绘制为泵转速的函数。这些方程式假设完全湍流通过阀门“逸出”区域(座面之间的流动区域)。它们不能补偿粘性液体。

(1)L 90 =(A / B)0.5

其中:
(2)A =ρQ 2 [A 2 /2(cπD 3 sinα)2 - K Ç ]

(3)B =ρQ 2(A 2 / 2A 小号 - K )/ A 小号 + F 0 + W 2 + L 90 [R - w ^ 1(πN/ 30)2 / g]的

由于L90出现在方程式的两侧,因此需要迭代才能求解。将试验值插入方程式的右侧,以获得第一个试验解决方案。

(4)汽蚀余量 =ρ(Q 1 /cπD 3大号90罪α)2 /2

图1是进行了这些计算的3英寸冲程三缸泵的剖视图。从吸嘴到阀,通过阀座以及从阀到柱塞的压力损失最小。因此,跨阀座表面和吸气阀座的压降代表NPSHr在该泵中,气门升程被挡块限制为0.282英寸。

图1. 3英寸冲程三缸动力泵图,显示了两个阀上的弹簧

图2显示了具有强大气门弹簧的泵的NPSHr曲线,并将其与计算得出的曲线进行了比较。我相信已发布的曲线包含0.5磅/英寸2的安全裕度。如果从已发布的曲线中减去0.5,则两条曲线彼此重叠。对于标准气门弹簧和无吸气门弹簧,曲线的类似比较得出相同的结果。结果表明,该方程产生了相当准确的NPSH曲线。

图2.计算出的NPSHr与发布的曲线的比较(对于冷水)


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