两相泵的汽蚀性能和吸泥高度何清华，徐海良，周友行（中南大学机电工程学院，湖南长沙410083）余量的理论表达式；在两相流不发生汽蚀时，推导出两相流泵的理论吸泥高度。研究结果表明：随着两相流泵输送两相流中的固体颗粒体积分数9和两相流的密度Pm增加，两相流泵的装置汽蚀余量减少，泵的汽蚀余量增加两相流泵容易发生汽蚀破杯。

　　两相流泵在工业中应用非常广泛，如冶金行业中使用的砂泵，水利部门挖泥船上使用的泥泵等都是两相流泵。两相流泵与普通的水泵不同，两相流在两相流泵中的流动非常复杂，一般用水泵的理论设计两相流泵。汽蚀是破坏泵的主要因素。由于固体颗粒的影响，当两相流泵在汽蚀作用下工作时，两相流泵的破坏形式与清水泵发生汽蚀的破坏形式完全不同。泵在清水中发生汽蚀时，被破坏的表面将产生一层汽蚀保护膜起减缓汽蚀的作用。然而，两相流泵输送泥浆时，泥浆中的泥沙对泵的过流部件起摩擦作用，保护膜难以形成，甚至因汽蚀导致疏松的表面材料也不断地被泥沙冲刷，致使基本材料不断被汽蚀和磨损，这种汽蚀与磨损的联合作用，称为泥泵的磨蚀。若两相流泵在磨蚀作用下工作，则很快被破坏。两相流泵的汽蚀与泵本身的结构、工况有关，只有掌握两相流泵的汽蚀理论，才能确保两相流泵在工作时不被汽蚀破坏。目前，无论是固液两相流泵的汽蚀试验，还是确定其合理安装高度，基本上沿用单相液体泵的汽蚀方程。固液两相流动与单相液体的流动有本质区别。在此，作者根据两相流在管中流动的伯努利方程推导出两相流泵的汽蚀方程，通过理论分析得出固相对两相流泵的装置汽蚀余量和泵的汽蚀余量表达式，并根据两相流泵在不发生汽蚀状态下时推导出两相流泵的吸泥高度表达式。

　　1泥泵的汽蚀性能1.1固液两相流管中运动的伯努利方程固液两相流管中运动非常复杂，针对管道内固液混合物的运动特点，假设固液混合物的流动是定常的、不可压缩的，固相和液相之间没有能量交换和固液两相只受重力影响，并设两相流中固相和液相的速度相等，则应用能量守恒定理，可推导出固液两相流管中运动的伯努利方程。

　　两相流泵吸泥口的压力pc为大气压力，设泵进口S处的压力为ps.从C点到S点的两相流伯努利方程为：中南工业大学学报现分2步研究S点和K点的压力关系。

　　a从S点到O点，两相流的伯努利方程为：b.从O点到K点，两相流的伯努利方程为由式（5）求得Z=泵进口S点到K点的压力降为：令入=杳1，并称其为叶片进口绕流系数。由式（6）可知，从泵进口s点到K点两相流动过程中的压降是由下列因素造成的：av和vs之差若大于零，则引起压力下降；若小于零，则引起压力升高；b.叶片进口绕流引起的压降= cK点圆周速度大于O点的圆周速度引起压d若泵的尺寸大，则应考虑泵进口s点到K点的垂直高度Z=Zk―Zs引起的压力下降。

　　e因泵进口s点到K点的两相流引起的压力降很小，可不考虑。

　　式（7）左边表示泵的装置汽蚀余量，右边表示泵的汽蚀余量。

　　2两相流泵的吸泥高度影响分析21泥浆浓度与两相流泵的汽蚀性能、流量的关系在两相流泵的汽蚀方程式（7）两边同时乘以Pm/Pl得：两相流泵的标准液体柱的装置汽蚀余量Nsa和泵的汽蚀余量Nsr分别为：由式（3）两边同时乘以Pm/Pi后得：两相流泵的汽蚀余量是两相流泵设计、试验和使用的基本参数。从式（11）可知，两相流泵的汽蚀余量与泵内流动情况有关，是由泵本身决定的。因为v和WO随泵的流量的增大而增加，故Nsr随流量的增大而增大。

　　可见，两相流泵输送的泥浆浓度和吸泥高度对泥泵的汽蚀性能影响很大，为防止泵发生汽蚀破坏，安装两相流泵时应控制其安装高度和吸泥浓度赵振海。管道内固液混合物运动的基本方程。水泵技术，。北京：冶金工业出版社，1981.李文广。固液两相流泵装置汽蚀余量计算。水泵技术，。北京：机械工业出版社，1986.。北京：国防工业出版社，1985