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自然界中的河流大多都含有一定量的泥沙,因此以提水为目的的泵站和发电为目的的电站中运行的水力机械都面临着输送含沙水流时所造成的磨蚀和空蚀问题。目前对于空化的研究主要基于单相、清水介质,而对含沙水流中的空化流动问题研究较少,主要原因在于其流动机理复杂,在理论和数值实现上存在一定的难度。本文主要通过试验方法,对含沙水流条件下离心泵的空化进行了研究。 通过向清水中加入石英砂颗粒的方法形成含沙水流介质,为抑制沙粒的自动沉降导致的固液混合不均匀现象,专门设计了固液自混合的多功能水泵闭式试验装置。选用比转速为34的 IS80—50—315型单级单吸离心泵为被试泵,进行了清水介质下的性能试验和3个流量工况下的空化试验,空化试验结果表明:离心泵的临界空化余量 NPSHc随试验工况点流量的增大而增大。 根据拟定的试验方案,在固液自混合的多功能水泵闭式试验装置上进行了沙粒体积分数为1%时额定流量和大流量工况下的空化试验。通过上述试验结果与清水介质空化试验结果的对比分析可知:同一流量工况下,沙粒体积分数为1%时,泵的扬程高于清水介质时的值。 通过进行沙粒体积分数为3%时额定流量工况下的空化试验,对比分析额定流量工况下,清水介质与不同沙粒体积分数条件下的空化试验结果可知:沙粒体积分数分别为1%和3%时,泵的扬程基本相同,但均高于清水介质下的值;沙粒体积分数对泵的有效空化余量NPSHA影响不大,但泵的临界空化余量随沙粒体积分数的增大而增大。 通过对比分析试验结果并结合前人研究成果可知:随着试验介质中沙粒体积分数的增大,含沙水的饱和蒸汽压力逐渐升高,泵内空化提前发生;清水泵用于抽送含沙水时,泵的安装高度应在清水介质计算结果的基础上降低,降低值与水中含沙量成正比,所以应根据含沙量的大小合理确定泵的安装高度。