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泵的汽蝕

發(fā)布時間:2015年07月27日 10:08   閱讀:4805   返回   來源:澤德

泵的汽蝕現(xiàn)象是泵故障中常發(fā)生的一種,汽蝕現(xiàn)象由來已久,且目前仍沒有一種完美的技術能杜絕泵汽蝕的發(fā)生。汽蝕現(xiàn)象是自然發(fā)生的,危害很大,下面對汽蝕現(xiàn)象做一個簡單介紹!

1893年,人們確認英國一臺驅(qū)逐艦螺旋漿的破壞是汽蝕的結果,這就是汽蝕現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。之后,對螺旋槳、水輪機和水泵等水力機械的汽蝕問題進行了大量研究。隨著機器向高速的方向發(fā)展,汽蝕一直是水力機械中至關重要的問題。

汽蝕的發(fā)生過程

液體汽化時的壓力為液體的汽化壓力(飽和蒸汽壓力)。液體汽化壓力的大小和溫度有關。溫度越高,由于分子運動更為劇烈,其汽化壓力越大。20℃常溫清水的汽化壓力為233 8Pa(O.0238kgf/cm2),而l00℃水的汽化壓力l0l296Pa(1 033kgf/cm2)(一個大氣壓力)。所以,常溫(20℃)清水當壓力降為233 8Pa時,就開始汽化??梢姡谝欢囟认聣毫κ谴俪梢后w汽化的外界因素。  液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時,液體便產(chǎn)生氣泡。把這種產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象稱為汽蝕。但是,氣泡內(nèi)的氣體,實際上不完全是蒸汽,還包含著以溶解或核的形式存在的氣體(主要是空氣)。液體中溶解的氣體由于擴散而進入氣泡中,將助長氣泡的成長。 汽蝕時產(chǎn)生的氣泡,流動到高壓處時,其體積減小以至破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現(xiàn)象稱為汽蝕的潰滅。

汽蝕發(fā)生的階段

1初生階段用肉眼或其它手段檢測出汽蝕的發(fā)生; 

2發(fā)達階段初生階段進一步發(fā)展,成為激烈發(fā)生的階段;

3終結階段 由于壓力上升氣泡消失的階段。

汽蝕分為以下四種類型

1游離或移動汽蝕;

2固定或附著汽蝕;

3旋渦汽蝕;

4振動汽蝕。 

游離汽蝕是在流動的液體中產(chǎn)生氣泡,同時在液體中成長,到高壓處而漬滅。固定汽蝕是在置于流動中的物體表面或流道邊壁上形成空穴,并附著于壁面之上。旋渦汽蝕是在旋渦中低壓部分發(fā)生空穴。在螺旋槳翼端發(fā)生的汽蝕就屬于這種汽蝕。 振動汽蝕是在大振幅、高頻壓力脈動液體中發(fā)生的汽蝕。進行材料汽蝕破壞實驗常常利用這種汽蝕,通常在水力機械中并不多見。在水力機械中往往同時發(fā)生移動汽蝕和固定汽蝕。

泵內(nèi)汽蝕的過程 

泵在運轉中,若其過流部分的局部區(qū)域(通常是葉輪葉片進口稍后的菜處),因為某種原因,抽送液體的絕對壓力下降到當時溫度下的汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,產(chǎn)生蒸汽、形成氣泡。這些氣泡隨液體向前流動,至某高壓處時,氣泡周圍的高壓液體,致使氣泡急驟地縮小以至破裂(凝結)。在氣泡凝結的同時,液體質(zhì)點將以高速填充空穴,發(fā)生互相撞擊而形成水擊。這種現(xiàn)象發(fā)生在固體壁上將使過流部件受到腐蝕破壞。上述產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭到破壞的過程就是泵中的汽蝕過程。

泵產(chǎn)生汽蝕時的現(xiàn)象

1產(chǎn)生噪聲和振動 由于泵汽蝕時,氣泡在高壓區(qū)連續(xù)發(fā)生突然破裂,以及伴隨的強烈水擊,而產(chǎn)生噪聲和振動’可以聽到像爆豆似的劈劈啪啪的響聲。根據(jù)噪聲可以檢測汽蝕的初生。但是,把這種汽蝕噪聲和周圍環(huán)境的噪聲以及機器內(nèi)部因水流沖擊而產(chǎn)生的噪聲區(qū)別開來,定量地確定其程度是相當困難的。在這種情況,注入少量空氣可以緩沖噪聲、振動以及對金屬的破壞。

2過流部件的腐蝕破壞  泵長時間在汽蝕條件下工作時,泵過流部件的某些地方會遭到腐蝕破壞。這是因為氣泡在凝結時金屬表面受到像利刃似的高頻(600--25000Hz)強烈沖擊,壓力達49MPa,致使金屬表面出現(xiàn)麻點以至穿孔。嚴重時金屬晶粒松動并剝落而呈現(xiàn)出蜂巢狀。汽蝕破壞除機械力作用外還伴有電解、化學腐蝕等多種很復雜的作用。

3性能下降  泵汽蝕時葉輪內(nèi)液體的能量交換受到干擾和破壞,在外特性上的表現(xiàn)是流量一揚程曲線、流量一軸功率曲線、流量一效率曲線下降。嚴重時會使泵中的液流中斷,不能工作。應當指出,泵發(fā)生汽蝕的初生階段,特性曲線并無明顯變化,有時因產(chǎn)生的氣泡復蓋過流部分表面,形成光滑層而使泵效率稍有提高。泵的特性曲線出現(xiàn)明顯變化時,汽蝕已發(fā)展到一定程度。 不同比轉數(shù)的泵,由汽蝕引起性能下降的形式不同。低比轉數(shù)泵,由于葉片間流道窄而長,故一旦發(fā)生汽蝕,氣泡易于充滿整個流道,因而性能曲線呈突然下降形式。隨著比轉數(shù)增大,葉道向?qū)挾痰内厔葑兓?,因而氣泡從發(fā)生發(fā)展到充滿整個流道需要一個過渡過程,相應的泵的性能曲線開始是緩慢下降,之后增加到某一流量時才表現(xiàn)為急劇下降。軸流泵葉片少,葉片間重疊小,總有一部分處于高壓作用,因而性能曲線在整個范圍內(nèi)只是緩慢下降。在多級泵中,因汽蝕發(fā)生在首級,所以性能曲線下降比單級泵小。

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