泵汽蝕現(xiàn)象,機(jī)械工程術(shù)語,泵在工作時液體在葉輪的進(jìn)口處因一定真空壓力下會產(chǎn)生液體汽化,汽化的氣泡在液體質(zhì)點(diǎn)的撞擊運(yùn)動下葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝落,從而破壞葉輪等金屬,此時真空壓力叫汽化壓力,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。
概念
1893年,人們首次發(fā)現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。之后,對螺旋槳、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)器越來越向高速運(yùn)轉(zhuǎn)方向發(fā)展,汽蝕一直是水力機(jī)械中很重要的問題。
液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時,液體便產(chǎn)生氣泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中,若過流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處),因?yàn)槟撤N原因,抽送液體的絕對壓力下降到當(dāng)時溫度下的汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,產(chǎn)生蒸汽、形成氣泡。
氣泡向前流動,在某高壓處破裂、凝結(jié)的同時,液體質(zhì)點(diǎn)填充空穴并發(fā)生互相撞擊而形成水擊,使過流部件固壁受到腐蝕破壞。此過程便稱為泵內(nèi)的汽蝕過程。 汽蝕時產(chǎn)生的氣泡,流動到高壓處時,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)象叫汽蝕的潰滅。
常識:100℃下水的汽化壓力為1.033kgf/cm2(10.33m水頭);20℃下水的汽化壓力為0.024 kgf/cm2(0.24m水頭)。
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)口稍后的某處),因?yàn)槟撤N原因,抽送液體的絕對壓力下降到當(dāng)時溫度下的汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,形成氣泡。
這些氣泡隨液體向前流動,至某高壓處時,氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急驟地縮小以至破裂。在氣泡破裂的同時,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。
汽蝕產(chǎn)生的氣泡和爆破過程
汽蝕發(fā)生的破壞部位
現(xiàn)象
產(chǎn)生噪聲和振動
由于泵汽蝕時,在高壓區(qū)發(fā)生連續(xù)破滅產(chǎn)生強(qiáng)烈水擊,而產(chǎn)生噪聲和振動,可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的聲音。根據(jù)噪音可以檢測汽蝕的初生。
過流部件的腐蝕破壞
泵長時間在汽蝕條件下工作時,泵過流部件在某些地方會遭到腐蝕破壞。一種是由于氣泡破滅時產(chǎn)生高頻(600~25000HZ)強(qiáng)烈沖擊,壓力高達(dá)49Mpa,致使金屬表面出現(xiàn)機(jī)械剝蝕;另一種是由于汽化時放出熱量,并有溫差電池作用產(chǎn)生水解,產(chǎn)生的氧氣使金屬氧化,發(fā)生化學(xué)腐蝕。
性能下降
泵汽蝕時葉輪內(nèi)的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上的表現(xiàn)是Q-H曲線,Q-P、Q-η曲線下降,嚴(yán)重時會使泵中的液流中斷,不能工作。
泵發(fā)生汽蝕的初始階段,特性曲線并無明顯的變化,發(fā)生明顯變化時,汽蝕已發(fā)展到一定程度。對于低比轉(zhuǎn)速,由于葉片間流道窄而長,故一旦發(fā)生汽蝕,氣泡易于充滿整個流道,性能曲線有突降。對于中高比轉(zhuǎn)速,流道短而寬,
因而氣泡從發(fā)生發(fā)展到充滿整個流道需要一個過渡過程,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才表面為急劇下降。