什么是水泵的汽蚀现象

水泵的汽蚀现象,水泵汽蚀的危害性

汽蚀又称空化，是液体的特殊物理现象。水泵在运行过程中，由于某些原因使泵内局部位置的压力降到水在相应温度下的饱和蒸汽压力(汽化压力)时，水就开始汽化生成大量的气泡，汽泡随水流向前运动，运动到压力较高部位时，迅速凝结、溃灭。泵内水流中汽泡的生成、溃灭过程涉及到物理、化学现象，并产生噪声、振动和对过流部件的侵蚀。这种现象称为水泵的汽蚀现象。水泵在产生汽蚀的过程中，由于水流中含有汽泡破坏了水流的正常流动规律，改变了流道内到过流面积和流动方向，因而叶轮与水流之间能量交换的稳定性遭到破坏，能量损失增加，从而引起离心泵的流量、扬程和效率的迅速下降，甚至达到断流状态。这种工作性能的变换，对于不同比转数的水泵是不同的。低比转数的离心泵叶槽狭长，宽度较小，很容易被汽泡阻塞，在出现汽蚀后，Q-H、Q-η曲线迅速降落。对中、高比转速的离心泵和混流泵，由于叶轮槽道较宽，不易被汽泡阻塞，所以Q-H、Q-η曲线先是逐渐下降，汽蚀严重时才开始锐落。对高比转数的轴流泵，由于叶片之间流道相当宽阔，故汽蚀区不易扩展到整个叶槽，因此Q-H、Q-η曲线下降缓慢。

汽泡溃灭时，水流因惯性高速冲向汽泡中心，产生强烈的水锤，其压强可达(33-5700)mpa，冲击的频率达2万-3万次/

s,这样大的压强频率作用于过流部件上，引起金属表面局部塑性变形与硬化变脆，产生疲劳现象，金属表面开始呈峰窝状，随之应力更加集中，叶片出现裂缝和剥落。这就是汽蚀的机械剥蚀作用。

在低区生成汽泡的过程中，溶解于水中的气体也从水中析出，所以汽泡实际是水汽和空气的混合体。活波气体(如氧气)借助汽泡凝结时所产生的高温，对金属表面产生化学腐蚀作用。

在高温高压下，水流会产生带电现象。过流部件的不同部位，因汽蚀产生温度差异，形成温差热电偶，导致金属表面到电解作用(即电化学腐蚀)。离心水泵

另外，当水中泥沙含量较高时，由于泥沙的磨蚀，破坏了过流部件的表层，发生汽蚀时，加快了过流部件的蚀坏程度。

在汽泡凝结溃灭时，产生压力瞬时升高和水流质点间的撞击以及对过流部件的打击，使水泵产生噪声和振动现象。/原创。

会导致叶轮表面破损，使流量减少，扬程下降，效率降低。

离心泵的叶轮在高速旋转时产生很大的离心力，液体在离心力的作用下，使泵的入口处产生低于大气压的真空度，当入口压力达到在该温度下的液体气化压力时，液体就开始汽化形成气泡。这样，在运动的液体中形成的气泡随液体一起流动。当气泡达到静压超过饱和蒸汽压区域时，气泡迅速溃灭。周围的液体以高速向气泡中心运动，这就形成了高频的水锤作用，打击叶轮表面，并产生噪音和振动。这种气泡的产生和破灭过程反复进行就对这一区域的叶轮表面产生破坏作用，使泵流量减少，扬程下降，效率降低等，这种现象叫气蚀现象。

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①离心泵的性能下降。泵的流量、压头和效率均降低。若生成大量气泡，则可能出现气缚现象，迫使离心泵停止工作。

②产生噪声和振动，影响泵的正常工作环境。

③泵壳和叶轮的材料遭受损坏，降低了泵的使用寿命。

气蚀发生的原因是叶轮吸入口附近静压强低于某值所致。而造成该处静压强过低的原因诸多，如泵的安装高度超过允许值、泵送液体温度过高、吸入管路局部阻力过大等。为避免发生气蚀，就应该设法是叶轮入口附近的压强低于输送温度下液体的饱和蒸气压。通常，根据泵的抗气蚀性能，合理地确定泵的安装高度，是防止发生气蚀的有效措施。

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年英国皇家海军“勇敢号”的螺旋桨上首次观察到 汽蚀现象。

汽蚀的介绍

1、汽蚀

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。

2、汽蚀溃灭

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。

3、汽蚀过程

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。

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，抽送液体的绝对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。

1.清理进口管路的异物使进口畅通，或者增加管径的大小

2.降低输送介质的温度

3.减小流量

4.降低安装高度

5.重新选泵，或者对泵的某些部件进行改进，比如选用耐汽蚀材料等等.

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)。

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”。

（2）引起泵工作参数的下降。当泵汽蚀较严重时，泵叶轮内的大量气泡将阻塞叶轮流道，使泵内液体流动的连续性遭到破坏，泵的流量、扬程和效率等参数均会明显下降，严重时会出现“抽空”断流现象。这种情况下，泵也不能继续工作了。

（3）引起泵叶轮的破坏。泵发生汽蚀时，由于机械剥蚀(冲击作用)和电化学腐蚀(温差电池)的共同作用，使叶轮材料呈现海绵状、沟槽状、鱼鳞状等破坏，严重时会出现叶片的蚀穿。

汽蚀现象对离心泵的危害较大，离心泵即使在轻微的汽蚀下长期工作也是不允许的。

一、汽蚀对泵的影响

   当汽蚀发展到一定程度时，将影响水泵的性能并妨碍其正常运行。主要表现为以下几个方面：

1，泵的性能改变汽蚀初生时，对水泵外特性并无明显影响。汽蚀发展到一定程度后，汽泡还会堵塞叶轮槽道，使水泵的功率、效率、流量和扬程等参数会突然下降。当汽蚀充分发展后，水流的有效过流面积会减小很多，以致引起水流中断，不能工作。

2,，引起振动和噪声气泡破裂时，液体质点互相冲击，产生噪音和机组振动，两者互相激励使泵产生强烈振动，称为汽蚀共振现象。

3，过流部件表面由于连续的局部冲击，会使材料的表面逐渐疲劳损坏，引起金属表面的剥蚀，进而出现大小蜂窝状蚀洞；除了冲击引起金属部件损坏外，还会产生化学腐蚀现象，氧化设备。

此外，汽蚀过程是不稳定的，会使水泵发生振动和产生噪声。

二、水泵出汽蚀后处理办法

水泵出现汽蚀现象后可以从以下几个方面解决：

1、降低水泵安装高度（降低水泵吸程）

2、为水泵安装前置泵（增加水泵进口压力）；

3、为水泵加装诱导轮（增加水泵进口压力）；

4、在入口压力不足的情况下，降低其出口流量；

5、加装再循环系统。

6、改善流道，采用抗汽蚀性能更好的叶轮。

危害：

（1）泵的性能突然下降；

（2）泵产生振动及噪音；

（3）泵的过流部分产生破坏。