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泵空蚀

/pump cavitation erosion/
条目作者李晓俊

李晓俊

最后更新 2022-12-23
浏览 124
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当泵发生汽蚀时,叶轮表面附近的空泡溃灭所产生的脉冲压力冲击叶轮表面而造成破坏的现象。

英文名称
pump cavitation erosion
所属学科
工程热物理及动力工程

冲击次数和冲击强度的增加将会使叶轮表面产生疲劳破坏,进而出现叶轮表面材料脱落。

泵空蚀机理是十分复杂的,是多种因素综合作用的结果。当泵内叶轮快速旋转工作时,若其过流部件局部区域的绝对压力降低到当地温度的饱和蒸气压以下时,液体便在该处发生相变(汽化)产生蒸汽,进而形成汽泡。该空泡随着主流流动到压强高的地方就会发生瞬间溃灭。空泡溃灭时,周围的液体以极高的速度填充空穴,发生相互碰撞而形成水击。如果这些空泡是在叶轮表面附近溃灭,则溃灭所产生的脉动压力就会冲击叶轮表面。这种脉动压力的冲击速度很快,频率高达每秒数千次,甚至数万次,随着冲击次数的积累,叶轮表面的金属晶粒就会因为疲劳而出现松动并脱落。泵内空蚀部位主要发生在叶片进口边的背面和后盖板处。此外,在离心泵转轮密封环处的间隙、轴流式转叶轮叶片外缘与转轮室之间及叶片根部与轮毂之间的间隙、导叶关闭后形成的间隙等处通常会出现间隙空蚀。此外,在含沙水域或输送固液两相介质时,空蚀与磨蚀通常相互作用,显著影响泵的运行寿命。

泵发生汽蚀现象时主要产生以下危害:①产生噪声和振动。泵发生汽蚀时,空泡在高压区突然破裂,该过程会对空泡破裂点附近的局部区域流体产生大幅度的扰动和冲击,并伴随强烈的水击而产生噪声,噪声辐射引起振动,而泵的振动反过来又会影响泵内压力的变化。②过流部件的侵蚀破坏。过流部件表面金属材料长时间在空泡溃灭产生脉动压力的冲击下出现疲劳脱落,若这些空泡内还夹杂着各种活泼性的气体,这些气体会利用空泡溃灭所释放的热量发生化学腐蚀,加速对过流部件表面的破坏速度。出现空蚀现象的叶轮表面通常呈鱼鳞状、海绵状或沟槽状等。③性能下降。泵内发生汽蚀时,流体的连续性遭到破坏,空泡易于堵塞整个流道,这样会导致泵的扬程降低,进而会影响泵的流量和效率。

  • 关醒凡.现代泵理论与设计.北京:中国宇航出版社,2011.
  • 潘中永,袁寿其.泵空化基础.镇江:江苏大学出版社,2013.

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