動力泵NPSHR圖顯示速度和泵浦密度的影響
在閱讀了有關動力泵閥，閥彈簧和所需的凈正負壓頭（NPSHr）知識后，我建議創建圖表來說明速度（rpm）和抽水密度的影響這些機器對NPSH的要求。聽起來不錯。我們已經發布了基于測試的NPSHr曲線（參見圖2），但是我沒有使用方程式來計算等效曲線。我的方程式可以產生這樣的曲線嗎？如果是這樣，所計算的曲線與已發布的曲線將如何比較？在此練習中，我們能否包括抽水密度（比重）的影響？
這些方程式確實產生了曲線，可以回答這兩個問題，并且我認為值得在本文中分享。
以下是計算中使用的術語：
A s =通過閥座的流通面積（忽略翼和腹板），ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 3 2 – D 2 2）
A 2 =通過P 2作用的閥面積，ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 3 2 – D 1 2）= A 4 – A 3
A 3 =暴露于P 3的座椅表面積，ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 4 2 – D 3 2）
A 4 =閥頂部面積（暴露于P 4），ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 4 2 – D 1 2）
C =閥門“逃逸”區域的孔口系數
D p =柱塞或活塞的直徑，ft（m）
D 1 =閥盤中心孔的直徑，ft（m）
D 2 =內座表面的外徑，ft（m）（閥座開口的ID）
D 3 =外座表面的內徑，ft（m）（閥座開口處的外徑）
D 4 =閥外座面的外徑，ft（m）
F o =閥門關閉時來自彈簧的力，lb（N）
g =重力加速度32.2 ft / sec 2（9.8 m / sec 2）
K c =
OD流量閥的鎖緊系數=（（D 4 / D 3）2 +（D 3 / D 4）2 – 2）/ 8ID（sinα）2
對于ID流量閥=（2 –（D 2 / D 1）2 –（D 1 / D 2）2）/8π（sinα）2
K i =閥門上游側泵送的慣性沖擊系數
L S =柱塞的行程長度，ft（m）
L 90 =大約90度曲柄時的氣門升程ft（m）
N =泵曲軸轉速，rev / min
NPSHr =防止閥上出現氣蝕所需的凈正吸頭，lb / ft 2（Pa）
P 1 =閥組件上游的停滯壓力，lb / ft 2（Pa）
P 2 =作用于上游盤區A中的靜態壓力2，磅/英尺2（PA）= P 1 - ρ（V 小號）2 /2
Q 1 =在中間行程（峰值）= Q流動通過柱塞創建率90，假定柱塞的純正弦運動，英尺3 /秒（米3 π/秒）= 2 NL 小號 d P 2 /240
R =彈簧剛度，lb / ft（N / m）
V S =通過閥座的抽速，ft / sec（m / s）=（Q 2）/（A S）
W 1 =閥門重量（空氣中），磅（N）
W 2 =閥的重量，如果軸是垂直的，則減去泵的浮力，lb（N）= W1（1 – W 3 / W 4）（如果軸是水平的，W 2 = 0）
W 3 =抽油比重，lb / ft 3（N / m 3）=ρg
W 4 =閥門的比重，lb / ft 3（N / m 3）
α=閥座表面與閥軸之間的角度，度
ρ=抽氣密度，彈頭/ ft 3（lb-s 2 / ft 4）（kg / m 3）= W 3 / g
ω=泵曲軸的角速度，弧度/秒=πN/ 30
將以下方程式合并到計算機程序中，該程序使用方程式1、2和3（來自參考文獻2）來計算每種速度下氣門的最大升程（中沖程），然后使用方程式4計算出整個方向的壓降閥門（NPSHr）。然后將該壓降繪制為泵轉速的函數。這些方程式假設完全湍流通過閥門“逸出”區域（座面之間的流動區域）。它們不能補償粘性液體。
（1）L 90 =（A / B）0.5
其中：
（2）A =ρQ 1 2 [A 2 /2（cπD 3 sinα）2 - K ? ]
（3）B =ρQ 1 2（A 2 / 2A 小號 - K 我）/ A 小號 + F 0 + W 2 + L 90 [R - w ^ 1（πN/ 30）2 / g]的
由于L90出現在方程式的兩側，因此需要迭代才能求解。將試驗值插入方程式的右側，以獲得第一個試驗解決方案。
（4）汽蝕余量 =ρ（Q 1 /cπD 3大號90罪α）2 /2
圖1是進行了這些計算的3英寸沖程三缸泵的剖視圖。從吸嘴到閥，通過閥座以及從閥到柱塞的壓力損失最小。因此，跨閥座表面和吸氣閥座的壓降代表泵的NPSHr。在該泵中，氣門升程被擋塊限制為0.282英寸。
圖1. 3英寸沖程三缸動力泵圖，顯示了兩個閥上的彈簧
圖2顯示了具有強大氣門彈簧的泵的NPSHr曲線，并將其與計算得出的曲線進行了比較。我相信已發布的曲線包含0.5磅/英寸2的安全裕度。如果從已發布的曲線中減去0.5，則兩條曲線彼此重疊。對于標準氣門彈簧和無吸氣門彈簧，曲線的類似比較得出相同的結果。結果表明，該方程產生了相當準確的NPSH曲線。
圖2.計算出的NPSHr與發布的曲線的比較圖（對于冷水）
