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1893年 , 人们确认英国一台驱逐舰螺旋桨的破坏是汽蚀的后果 , 这就是汽蚀现象的首次发现 。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 , 把这种产生汽泡的现象称为汽蚀 。汽蚀能产生振动和噪音 , 降低泵的性能 , 破坏过流部件 。因此 , 国际标准ISO9006规定离心泵在试验中应进行两个方面的性能测试 , 一是水力性能测试 , 另一个就是汽蚀性能测试 。汽蚀性能是反映离心泵产品性能好坏的一个重要指标 。


汽蚀产生的过程


1、当泵的流量大于设计流量时 , 液体撞击叶片背面 , 最低压力部位在叶片进口靠近前盖板的叶片正面上 , 如图K1处 。


2、当泵的流量小于设计流量时 , 液体在进口撞击叶片正面 , 最低压力在叶片进口处靠近前盖板的叶片背面上 , 如图K2处 。

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▲离心泵中的压力最低部位


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▲汽蚀产生动画演示


气体产生
如液体压力降低到汽化压力或更低时 , 液体会汽化产生汽泡 , 还有原来溶于液体现因压力降低而逸出的气体 。


气泡破灭
流到高压区 , 迅速凝结 , 气体重新溶人液体造成局部真空 , 四周液体质点以极大速度冲来 , 互相撞击 , 产生局部高达几十MPa的压力 , 引起噪音和振动 。


产生过程:低压区→产生气泡→高压区→气泡破裂→产生局部真空→水力冲击→发生振动、噪音 , 部件产生麻点、蜂窝状的破坏现象 。


汽蚀的危害


1、使过流部件被剥落破坏
汽泡破灭区的金属受高频高压液击而发生疲劳破坏 , 氧气借助汽泡凝结时的放热 , 对金属有化学腐蚀作用 。在上述双重作用下 , 叶轮外缘的叶片及盖板、蜗壳或导轮等处会产生麻点和蜂窝状的破坏 。


通常受汽蚀破坏的部位多在叶轮出口附近和排液室进口附近 , 汽蚀初期 , 表现为金属表面出现麻点 , 继而表面呈现沟槽状、蜂窝状、鱼鳞状;严重时可造成叶片穿孔甚至叶轮破裂、酿成严重事故 , 严重影响了泵的使用寿命 。


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▲汽蚀以后的叶轮


2、使泵的性能下降
汽蚀使叶轮和液体之间的能量传递受到严重干扰 。大量汽泡的存在堵塞了流道 , 破坏了泵内液体的连续流动 , 使泵的流量、扬程和效率都明显下降 , 严重时出现断裂工况 。
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▲Ns=70单级离心泵发生汽蚀后曲线变化


3、使泵产生振动和噪音
汽泡破灭时 , 液体互相撞击 , 同时也在撞击金属表面 , 这样就会产生各种频率的噪音 , 严重时可听见泵内“劈啪”的声音 。同时引起机组振动 , 而机组振动频率与撞击频率成整数倍 , 则产生更强烈的汽蚀共振 , 致使机组被迫停车 。


汽蚀不仅对水力机械的正常运转威胁很大 , 而且也是水力机械向高速发展的重要障碍 。因为当流体流速越高时 , 就越容易造成某一局部压力越低 , 更易于液体汽化造成汽蚀 。


汽蚀余量Δh


汽蚀余量Δh:是指泵的入口处的液体具有的压头与液体汽化时的压头(饱和蒸汽压头pv /ρg)之差 。又称NPSH静正吸上水头 。


有效汽蚀余量Δha :工作时实际具有的汽蚀余量 。


必需汽蚀余量Δhr :避免汽蚀所必需的汽蚀余量 。


必需汽蚀余量Δhr很难用理论准确求得 , 均用试验确定 。等于试验中的临界汽蚀余量Δhc+0.3m 。且取决于泵的结构型式和流量 。必需汽蚀余量Δhr和允许吸上真空高度Hs均由试验得出 , 均来表示泵的吸入性能好坏 。
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