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Technical articles 液体在一定温度下,降低压力至该温度下的汽化压力时,液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。汽蚀时产生的气泡,流动到高压处时,其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。
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,抽送液体的压力降低到当时温度下的液体汽化压力时,液体便在该处开始汽化,产生大量蒸汽,形成气泡,当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时,气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时,液体质点以很高的速度填充空穴,在此瞬间产生很强烈的水击作用,并以很高的冲击频率打击金属表面,冲击应力可达几百至几千个大气压,冲击频率可达每秒几万次,严重时会将壁厚击穿。
在水泵中产生气泡和气泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外,还会产生噪声和振动,并导致泵的性能下降,严重时会使泵中液体中断,不能正常工作。
二、泵汽蚀基本关系式
泵发生汽蚀的条件是由泵本身和吸入装置两方面决定的。因此,研究汽蚀发生的条件,应从泵本身和吸入装置双方来考虑,泵汽蚀的基本关系式为
NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa
NPSHa=NPSHr(NPSHc)——泵开始汽蚀
NPSHaNPSHa>NPSHr(NPSHc)——泵无汽蚀
式中NPSHa——装置汽蚀余量又叫有效汽蚀余量,越大越不易汽蚀;
NPSHr——泵汽蚀余量,又叫必需的汽蚀余量或泵进口动压降,越小抗汽蚀性能越好;
NPSHc——临界汽蚀余量,是指对应泵性能下降一定值的汽蚀余量;
[NPSH]——许用汽蚀余量,是确定泵使用条件用的汽蚀余量,通常取[NPSH]=(1.1~1.5)NPSHc。
三、装置汽蚀余量的计算
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
四、防止发生汽蚀的措施
欲防止发生汽蚀必须提高NPSHa,使NPSHa>NPSHr可防止发生汽蚀的措施如下:
1.减小几何吸上高度hg(或增加几何倒灌高度);
2.减小吸入损失hc,为此可以设法增加管径,尽量减小管路长度,弯头和附件等;
3.防止长时间在大流量下运行;
4.在同样转速和流量下,采用双吸泵,因减小进口流速、泵不易发生汽蚀;
5.泵发生汽蚀时,应把流量调小或降速运行;
6.泵吸水池的情况对泵汽蚀有重要影响;
定义
空化—上述情况下汽泡的产生叫空化。它与沸腾不同,沸腾是由于温度升高造成,而汽蚀是由于液体压力下降造成。
汽蚀与气蚀是相同的。
习惯上,泵界喜欢用汽蚀,主要想表示其气体是液体汽化而成,不同于液体中溶解的气体。
水轮机行业则多用气蚀,现在干脆用空化、空蚀。
1873年雷诺在理论上预言。1893年英国**“勇敢号”的螺旋桨上观察到汽蚀现象。
国标术语
GB/T7021-1986《离心泵名称术语》:
英文:Cavitation
汽蚀:流动着的流体由于局部压力的降低产生汽泡的现象。泵发生汽蚀,在汽蚀部位会引起机件的侵蚀,进一步发展则将造成扬程下降,产生振动噪声。
GB/T15469-1995《反击式水轮机空蚀评定》
英文:Cavitation
空化(过去曾用气蚀)。空化是当流道中局部压力下降至临界压力(一般接近汽化压力)时,水中气核成长为汽泡,汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。
英文:Caitation pitting
空蚀(过去过去曾用-气蚀损坏),由于空化造成的过流部件材料损坏。
GB/T19184-2003《水斗式水轮机空蚀评定》
英文:Cavitation
空化——当流道中水流局部压力下降至临界压力(一般接近汽化压力)时,水中气核成长为汽泡,汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。过去称作“汽蚀”。
空蚀——由于空化造成的过流部件材料损坏。过去称作“汽蚀”、或“气蚀损坏”。
GB/T15469.2-2007《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定2蓄能泵和水泵水轮机的空蚀评定》、GB/T 21717-2008《小型水轮机型式参数及性能技术规定》 等同GB/T19184-2003。
汽蚀现象
泵在吸入真空度大于允许吸入真空度时,发生汽蚀现象。主要发生在叶轮外缘叶片及盖板,涡壳或导轮
处,不会发生在叶片进口处。例如流量大于设计流量时发生在叶片进口靠近前盖板的叶片正面处(K1)。当叶轮入口处压强下降至被送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时,液体将会发生部分汽化,生成的气泡将随液体从低压区进入高压区,在高压区气泡会急剧收缩,凝结,其周围的液体以*的速度冲向原气泡所占空间,产生高强度的冲击波,冲击叶轮和泵壳,发生噪音引起震动。由于长期受到冲击力反复作用以及液体中微量溶解氧的化学腐蚀作用,叶轮局部表面出现斑痕和裂纹甚至成海绵状损坏。
危害
①产生600~25000Hz的噪音和振动;
②流量,扬程,效率降低;
③金属疲劳破坏;
④汽泡凝结放热引起化学腐蚀(出口压力升高使气泡溶解,所以泵出口液体不会带气泡)。
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