泵的汽蝕

泵的汽蝕現(xiàn)象是泵故障中常發(fā)生的一種，汽蝕現(xiàn)象由來已久，且目前仍沒有一種完美的技術(shù)能杜絕泵汽蝕的發(fā)生。汽蝕現(xiàn)象是自然發(fā)生的，危害很大，下面對(duì)汽蝕現(xiàn)象做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹！

1893年，人們確認(rèn)英國(guó)一臺(tái)驅(qū)逐艦螺旋漿的破壞是汽蝕的結(jié)果，這就是汽蝕現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。之后，對(duì)螺旋槳、水輪機(jī)和水泵等水力機(jī)械的汽蝕問題進(jìn)行了大量研究。隨著機(jī)器向高速的方向發(fā)展，汽蝕一直是水力機(jī)械中至關(guān)重要的問題。

汽蝕的發(fā)生過程

液體汽化時(shí)的壓力為液體的汽化壓力(飽和蒸汽壓力)。液體汽化壓力的大小和溫度有關(guān)。溫度越高，由于分子運(yùn)動(dòng)更為劇烈，其汽化壓力越大。20℃常溫清水的汽化壓力為233 8Pa(O．0238kgf／cm2)，而l00℃水的汽化壓力l0l296Pa(1 033kgf/cm2)(一個(gè)大氣壓力)。所以，常溫(20℃)清水當(dāng)壓力降為233 8Pa時(shí)，就開始汽化。可見，在一定溫度下壓力是促成液體汽化的外界因素。  液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時(shí)，液體便產(chǎn)生氣泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。但是，氣泡內(nèi)的氣體，實(shí)際上不完全是蒸汽，還包含著以溶解或核的形式存在的氣體(主要是空氣)。液體中溶解的氣體由于擴(kuò)散而進(jìn)入氣泡中，將助長(zhǎng)氣泡的成長(zhǎng)。 汽蝕時(shí)產(chǎn)生的氣泡，流動(dòng)到高壓處時(shí)，其體積減小以至破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕的潰滅。

汽蝕發(fā)生的階段

1初生階段用肉眼或其它手段檢測(cè)出汽蝕的發(fā)生； 

2發(fā)達(dá)階段初生階段進(jìn)一步發(fā)展，成為激烈發(fā)生的階段；

3終結(jié)階段 由于壓力上升氣泡消失的階段。

汽蝕分為以下四種類型

1游離或移動(dòng)汽蝕；

2固定或附著汽蝕；

3旋渦汽蝕；

4振動(dòng)汽蝕。 

游離汽蝕是在流動(dòng)的液體中產(chǎn)生氣泡，同時(shí)在液體中成長(zhǎng)，到高壓處而漬滅。固定汽蝕是在置于流動(dòng)中的物體表面或流道邊壁上形成空穴，并附著于壁面之上。旋渦汽蝕是在旋渦中低壓部分發(fā)生空穴。在螺旋槳翼端發(fā)生的汽蝕就屬于這種汽蝕。 振動(dòng)汽蝕是在大振幅、高頻壓力脈動(dòng)液體中發(fā)生的汽蝕。進(jìn)行材料汽蝕破壞實(shí)驗(yàn)常常利用這種汽蝕，通常在水力機(jī)械中并不多見。在水力機(jī)械中往往同時(shí)發(fā)生移動(dòng)汽蝕和固定汽蝕。

泵內(nèi)汽蝕的過程 

泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的菜處)，因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對(duì)壓力下降到當(dāng)時(shí)溫度下的汽化壓力時(shí)，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生蒸汽、形成氣泡。這些氣泡隨液體向前流動(dòng)，至某高壓處時(shí)，氣泡周圍的高壓液體，致使氣泡急驟地縮小以至破裂(凝結(jié))。在氣泡凝結(jié)的同時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)將以高速填充空穴，發(fā)生互相撞擊而形成水擊。這種現(xiàn)象發(fā)生在固體壁上將使過流部件受到腐蝕破壞。上述產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭到破壞的過程就是泵中的汽蝕過程。

泵產(chǎn)生汽蝕時(shí)的現(xiàn)象

1產(chǎn)生噪聲和振動(dòng) 由于泵汽蝕時(shí)，氣泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生突然破裂，以及伴隨的強(qiáng)烈水擊，而產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)’可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的響聲。根據(jù)噪聲可以檢測(cè)汽蝕的初生。但是，把這種汽蝕噪聲和周圍環(huán)境的噪聲以及機(jī)器內(nèi)部因水流沖擊而產(chǎn)生的噪聲區(qū)別開來，定量地確定其程度是相當(dāng)困難的。在這種情況，注入少量空氣可以緩沖噪聲、振動(dòng)以及對(duì)金屬的破壞。

2過流部件的腐蝕破壞  泵長(zhǎng)時(shí)間在汽蝕條件下工作時(shí)，泵過流部件的某些地方會(huì)遭到腐蝕破壞。這是因?yàn)闅馀菰谀Y(jié)時(shí)金屬表面受到像利刃似的高頻(600--25000Hz)強(qiáng)烈沖擊，壓力達(dá)49MPa，致使金屬表面出現(xiàn)麻點(diǎn)以至穿孔。嚴(yán)重時(shí)金屬晶粒松動(dòng)并剝落而呈現(xiàn)出蜂巢狀。汽蝕破壞除機(jī)械力作用外還伴有電解、化學(xué)腐蝕等多種很復(fù)雜的作用。

3性能下降  泵汽蝕時(shí)葉輪內(nèi)液體的能量交換受到干擾和破壞，在外特性上的表現(xiàn)是流量一揚(yáng)程曲線、流量一軸功率曲線、流量一效率曲線下降。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使泵中的液流中斷，不能工作。應(yīng)當(dāng)指出，泵發(fā)生汽蝕的初生階段，特性曲線并無明顯變化，有時(shí)因產(chǎn)生的氣泡復(fù)蓋過流部分表面，形成光滑層而使泵效率稍有提高。泵的特性曲線出現(xiàn)明顯變化時(shí)，汽蝕已發(fā)展到一定程度。 不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵，由汽蝕引起性能下降的形式不同。低比轉(zhuǎn)數(shù)泵，由于葉片間流道窄而長(zhǎng)，故一旦發(fā)生汽蝕，氣泡易于充滿整個(gè)流道，因而性能曲線呈突然下降形式。隨著比轉(zhuǎn)數(shù)增大，葉道向?qū)挾痰内厔?shì)變化，因而氣泡從發(fā)生發(fā)展到充滿整個(gè)流道需要一個(gè)過渡過程，相應(yīng)的泵的性能曲線開始是緩慢下降，之后增加到某一流量時(shí)才表現(xiàn)為急劇下降。軸流泵葉片少，葉片間重疊小，總有一部分處于高壓作用，因而性能曲線在整個(gè)范圍內(nèi)只是緩慢下降。在多級(jí)泵中，因汽蝕發(fā)生在首級(jí)，所以性能曲線下降比單級(jí)泵小。

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