汽蚀的成因及危害

汽蚀的成因及危害

液体在一定温度下，降低压力，当压力达到该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡而汽化。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，在其过流部分的局部区域，通常是叶轮叶片进口稍后的区域，因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力，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流动，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，在这个及其短暂的瞬间，液滴质点将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，冲击频率可达每秒数万次，严重时会将壁板击穿。

在水泵中产生气泡和气泡破裂，过流部件遭受到损坏乃至破坏的过程称之为水泵的汽蚀过程。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，同时导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。

降低汽蚀现象的措施

一、增大装置的汽蚀余量

准确计算离心泵的安装高度选择合适的安装位置增大泵前贮液罐中液面的压力，降低被输送液体的温度以降低，的值减小吸入管路的阻力增加吸入管直径缩短吸入长度减少弯管阀门选用吸入良好的喇叭管，将调节阀安装在排出管线上在满足生产需要的前提下降低叶轮的转速，可适当降低离心泵工作时的流量,也可起到增大装置汽蚀余量的目的。将吸上装置改为倒灌装置。

二、1）提高泵本身的抗汽蚀性能

改进泵本身结构或结构形式使泵具有尽，可能小的允许汽蚀余量，改进泵的入口至叶轮附近的结构设计增大，过流面积，增大叶轮盖板进口段的曲率半

径减小液流急剧加速与降压适当减少叶片进口的厚度，并将叶片俢圆，使其接近流线型。也可以减少绕流叶片头部的加速与降压提高液流和叶片进口部分表面光洁度，以减少阻力损失，将叶片进口边向叶轮进口延伸，使液流提前作功提高压力。

2）采用双吸叶轮

双吸叶轮相当于两个叶轮背靠背地并联工作，采用双吸叶轮的泵的允许汽蚀余量相当于单吸叶轮泵的允许汽蚀余量的0.63倍，这样大大提,高了叶轮的抗汽蚀性能。

3）采用诱导叶轮

在叶轮前加装诱导轮，使液流在前置诱导轮，中接受诱导叶片作功以提高液流的压力

4）提高制造质量

提高过流部件的加工精度以提高泵抗汽蚀能力，并保证同类部件间的互换。

5）采用适当的叶片进口正冲角

该方法可增大叶片进口安放角，减小叶片进口处的弯曲、减少叶片堵塞增大叶片进口面积。冲角是叶轮入口处的叶片安放角，比相对速度液流角增大了一个角度，一般冲角取3度到5度。实验表明，适当加大冲角可以延缓泵在大流量工况工作时的抗汽蚀性能，但如果正冲角超过20度，将引起效率下降，如果取负冲角，则泵的抗汽蚀性能明显恶化。

6）选用抗汽蚀性能较强的材料

用抗汽蚀性能强的材料制造叶轮，材料的强度硬度韧性越高，抗汽蚀性能越强，如采用铸锰青铜不锈钢及合金钢等材料铸造叶轮。另外，对过流部件表面进行精加工，提高其光洁度，也可减轻汽蚀的危害

8）通过更换塔底泵和降低xx流体温度

查找现场各种参数结合工艺模拟软件和汽蚀余量计算软件计算，可判断离心泵的运转特性与产生汽蚀的原因，可知当泵实际流量超过额定流量临界工作点时泵进入汽蚀区产生气蚀，现场通过更换塔底泵和降低入口流体温度的措施来避免汽蚀现象施锦华等

三、采用新技术提高汽蚀防护能力

1）化学涂层

用环氧树脂复合尼龙聚氨酯等其他高分子聚合物材料，覆盖在过流部件表面形成保护膜层，以提高泵的抗汽蚀能力

2）表面化学热处理

利用化学热处理的方法，直接对过流部件进行强化处理增加表面硬度焊。

3）层与补焊，在可能遭受汽蚀部件的表面，利用焊枪与基体间所形成的高温电弧使焊条融化，形成一种与焊条成分相同的金属表面保护层，称为焊层。若应用于修复汽蚀后的位置，则称为补焊

四、利用计算机技术提高离心泵叶轮抗汽蚀性能

随着计算机技术的发展，计算流体动力学软件数值求解离心泵内部流场，已成为流体机械设计的重要工具，分析计算结果可靠精准，对大规模复杂流动计算能力强，而离心泵叶轮内部流动情况十分复杂采用常规的试验方法来提高其汽蚀性能，具有设计周期长费用高等弊端，成为高抗汽蚀性能离心泵发展的严重障碍。利用对离心泵内部流场进行三维粘性数值模拟，可以分析离心泵叶轮内部流场分布规律，同时，将所得数据与汽蚀试验结果进行比较，找出汽蚀与叶轮几何形状的关系，建立一个能够在实际设计中应用的模型，这一模型的建立将能够有效地改善叶轮的汽蚀性能，也能取代繁重的模型实验模拟工作同，时也可以缩短高抗汽蚀性能叶轮的设计时间提高经济效益，

五、采用影射装置提高抗汽蚀性能

影射装置就是从泵的出口，引回一部分高能液流回到泵的入口，将这部分高能液流的能量转化为入口液流的压能，以满足泵入口压力的要求，相当于提高了泵的装置汽蚀余量。

六、减小离心泵环形入口壳体出口直径能够提高抗汽蚀性能减小环形入口壳体出口面积，能够有助于提高诱导轮的汽蚀性能，同时将环形入口壳体与诱导轮之间保持一定的距离，既可以减小液体流出环形入口壳体后的不均匀性，也能够缓解动静叶片之间的干涉，根据如上分析结果可对环形入口壳体出口直径进行改进，可提高汽蚀性能，也可增加离心泵工作的可靠性。

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