泵的汽蚀现象及其危害

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我们从热工学知道，开始汽化的液面压力及其对应的温度分别称为该温度下的汽化压力（即饱和压力）pvp及该压力下的汽化温度（即饱和温度）tv。它们之间有着一一对应的、确定的关系，其值可在饱和水性质表上查得。因此，叶片式泵运行时，如果叶轮叶片入口处某局部的液体绝对压力等于或低于所输送液体温度下的汽化压力，液体便发生汽化，产生许多汽泡，汽泡内充满蒸汽和从液体中析出的气体。这些汽泡随着液体流动被带到叶轮的高压区，在高压的作用下迅速凝结而破裂。与此同时，周围的流体质点便以高速冲向原来汽泡占有的空间，质点相互撞击而形成高频的局部水击，频率可高达每秒二、三万次，压力可高达数十至数百个兆帕。这种水击如果在金属附近发生，就会对金属表面形成持续的、反复的冲击，导致金属表面因疲劳而破坏，这种破坏称为机械剥蚀。此外，在汽泡破裂所释放的凝结潜热的助长下，原汽泡内的活泼气体又对金属产生化学腐蚀作用，加剧了材料的破坏。金属表面在机械剥蚀和化学腐蚀联合的长期作用下，会出现蜂窝状破坏。这种泵内反复地出现液体汽化（汽泡形成）和凝结（汽泡破裂）的过程，使金属表面受到冲击或破坏的现象称为汽蚀现象。

值得说明的是汽蚀并非只是水泵运行中才可能发生的现象。在实际中，一切水力机械以及许多与液体流动有关的设备和系统运行时，都有可能发生汽蚀，同样需要关注。

汽蚀对泵的危害作用有以下几个方面：
 1、缩短泵的使用寿命。汽蚀发生时，由于机械侵蚀和化学腐蚀的长期作用，会使首级叶轮的进、出口处、导叶进口或蜗壳等处变得粗糙多孔，产生显微裂纹，严重时出现蜂窝状侵蚀，甚至形成空洞，因而缩短了泵的使用寿命。
2、影响泵的性能。汽蚀发生时，液体的汽化及存在于液体中气体的析出，形成大量汽泡，使液流的过流断面面积减小，局部区域流速加大，并产生涡流，以致流动损失增大。因此汽蚀将导致泵的扬程、轴功率、效率降低，造成泵的性能曲线下降，严重时曲线将直线下降，出现所谓的“断裂工况”8-28所示。但是，这种变化与叶片泵的类型有关。对离心泵言，由于叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄而长，在发生汽蚀后，大量气泡很快布满流道，造成断流，使性能曲线出现“断裂”工况点；对轴流泵言，由于叶片数少，具有相当宽的流道，当汽蚀发生后，汽泡不可能布满流道，不会造成断流，故性能曲线虽然偏离原有形状，但是，不会出现断裂工况点；对混流泵言，其结构与原理介于离心泵与轴流泵之间，故汽蚀对其性能的影响也介于两者之间，在汽蚀发生后，性能曲线的形状性能曲线的形状改变的后期会出现较缓和的“断裂”工况 。

3、产生噪音和振动。汽蚀发生时，局部水击会产生许多不同频率（600～25000Hz）范围内的噪音，也有更高频率的超声波；汽蚀严重时，还能听到泵内劈劈啪啪的声音。如果水击的频率与机组的固有频率接近，将会引起机组振动。机组的振动又将促使更多的汽泡产生和破灭。这种互相激励，最后可能导致机组的强烈振动，称之为汽蚀共振。若水泵机组发生汽蚀共振，则必须紧急停止水泵机组的运行。

防止汽蚀的措施：
1、提高装置的Dha
 1)尽可能减小吸人管路的阻力。
  2)减小吸上高度或增大流注高度。
   3)控制液体温度不要过高。

2、减小泵的必须气蚀余量。

    1）在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状：加大叶轮的进口直径和叶片进口边的宽度；增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径；采用扭曲叶片或双吸叶轮；在泵的进口加设诱导轮等。
   2）采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分表面的光洁度，也是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。