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对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：
A s =通过阀座的流通面积（忽略翼和腹板），ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 3 2 – D 2 2）
A 2 =通过P 2作用的阀面积，ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 3 2 – D 1 2）= A 4 – A 3
A 3 =暴露于P 3的座椅表面积，ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 4 2 – D 3 2）
A 4 =阀顶部面积（暴露于P 4），ft 2（m 2）=（π/ 4）（D 4 2 – D 1 2）
C =阀门“逃逸”区域的孔口系数
D p =柱塞或活塞的直径，ft（m）
D 1 =阀盘中心孔的直径，ft（m）
D 2 =内座表面的外径，ft（m）（阀座开口的ID）
D 3 =外座表面的内径，ft（m）（阀座开口处的外径）
D 4 =阀外座面的外径，ft（m）
F 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）
K c =
OD流量阀的锁紧系数=（（D 4 / D 3）2 +（D 3 / D 4）2 – 2）/ 8ID（sinα）2
对于ID流量阀=（2 –（D 2 / D 1）2 –（D 1 / D 2）2）/8π（sinα）2
K i =阀门上游侧泵送的惯性冲击系数
L S =柱塞的行程长度，ft（m）
L 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）
P 1 =阀组件上游的停滞压力，lb / ft 2（Pa）
P 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
Q 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 P 2 /240
R =弹簧刚度，lb / ft（N / m）
V S =通过阀座的抽速，ft / sec（m / s）=（Q 2）/（A S）
W 1 =阀门重量（空气中），磅（N）
W 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）
W 3 =抽油比重，lb / ft 3（N / m 3）=ρg
W 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 1 2 [A 2 /2（cπD 3 sinα）2 - K Ç ]
（3）B =ρQ 1 2（A 2 / 2A 小号 - K 我）/ 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泵的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图（对于冷水）
