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泵汽蚀现象概述

发布日期:2020-03-18  浏览次数:560

  汽蚀的概念

  1893年,人们首次发现汽蚀现象。之后,对螺旋桨、水轮机和水泵等水力机械的汽蚀问题进行了大量研究。随着机器越来越向高速运转方向发展,汽蚀一直是水力机械中很重要的问题。

  液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生气泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。泵在运转中,若过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处),因为某种原因,抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生蒸汽、形成气泡。

  气泡向前流动,在某高压处破裂、凝结的同时,液体质点填充空穴并发生互相撞击而形成水击,使过流部件固壁受到腐蚀破坏。此过程便称为泵内的汽蚀过程。 汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以至破灭,这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象叫汽蚀的溃灭。

  常识:100℃下水的汽化压力为1.033kgf/cm2(10.33m水头);20℃下水的汽化压力为0.024 kgf/cm2(0.24m水头)。

  泵内汽蚀的过程

  泵在运转中,若其过流部分的局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处),因为某种原因,抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时,液体便在该处开始汽化,形成气泡。

  这些气泡随液体向前流动,至某高压处时,气泡周围的高压液体致使气泡急骤地缩小以至破裂。在气泡破裂的同时,液体质点将以高速填充空穴,发生互相撞击而形成水击。

  这种现象发生在固体壁上将使过流部件受到腐蚀破坏。


  汽蚀产生的气泡和爆破过程


  汽蚀发生的破坏部位

  泵产生汽蚀时的现象

  产生噪声和振动

  由于泵汽蚀时,在高压区发生连续破灭产生强烈水击,而产生噪声和振动,可以听到像爆豆似的劈劈啪啪的声音。根据噪音可以检测汽蚀的初生。


  过流部件的腐蚀破坏

  泵长时间在汽蚀条件下工作时,泵过流部件在某些地方会遭到腐蚀破坏。一种是由于气泡破灭时产生高频(600~25000HZ)强烈冲击,压力高达49Mpa,致使金属表面出现机械剥蚀;另一种是由于汽化时放出热量,并有温差电池作用产生水解,产生的氧气使金属氧化,发生化学腐蚀。



  性能下降

  泵汽蚀时叶轮内的能量交换受到干扰和破坏,在外特性上的表现是Q-H曲线,Q-P、Q-η曲线下降,严重时会使泵中的液流中断,不能工作。

  泵发生汽蚀的初始阶段,特性曲线并无明显的变化,发生明显变化时,汽蚀已发展到一定程度。对于低比转速,由于叶片间流道窄而长,故一旦发生汽蚀,气泡易于充满整个流道,性能曲线有突降。对于中高比转速,流道短而宽,

  因而气泡从发生发展到充满整个流道需要一个过渡过程,相应的泵的性能曲线开始是缓慢下降,之后增加到某一流量时才表面为急剧下降。


  不同比转速泵因汽蚀引起的性能曲线下降

  (a)离心泵(b)混流泵(c)轴流泵

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