供水设备中水泵的汽蚀现象
责任编辑:兴崛供水设备 时间:2015-01-03 浏览次数:1397
汽蚀现象又称空蚀现象、空泡现象,它是水力机械以及某些与液体的机器中特有的现象。人们最先发现汽蚀现象是在海安轮船的螺旋桨上,在使用过的螺旋桨上发现有海绵状的金属表面破坏,严重时桨叶断裂失落,后来在其他与液体有关的机器零件上,如无负压供水设备中水泵的叶轮和叶轮与泵壳的间隙中,均发现了这种破坏现象。因而,这种现象就引起人们的注意和研究。由于汽蚀的结果是对水泵流道金属表面的破坏,而这种破坏与水汽化成气泡,气泡再凝结成水的过程相连在一起,因此,人们称这种现象为汽蚀或空蚀现象,下面简单介绍汽蚀的机理。
在介绍汽蚀机理之前,首先考虑水和汽的相互转化问题,在0.1Mpa压力作用下,水加热到100℃就会沸腾,产生大量气泡。然后,在水温低于100℃时,只要将水面上的压力降到一定值,水同样也会沸腾,例如当水温在30℃时,将水面上的压力降到43kpa,水就开始汽化而沸腾。在高原地区,由于海拔高,大气压力低,水烧不到100℃就沸腾,就是这个道理。因此,水的温度升到一定值或水面垂直的压力降到一定的值,均能使水变成汽。反之,降低蒸汽的温度或增加压力,汽就能凝成水。由此可见,水和汽在一定的温度和压力条件下是可以互相转化的。其他液体同样具有这种性质。
根据水和汽的转化性质,就可以来分析汽蚀的产生原因,在水泵运行过程中,泵内流道各处的水流流速和 压力是不相等的,通常在叶轮进口处的压力最低,当这个地方的压力等于或低于水在当时温度下的汽化压力时,水就会汽蚀话,同时,溶解在水中的气体也因压力降低而逸出,且这些气体中大部分是氧气,因为氧气比其他其他易溶于水。因而,就形成许多蒸汽和气体混合的小气泡。当这些小气泡随水流到达压力较高的区域时,蒸汽集聚凝结而消失,同时,气泡周围的水就 以很高的速度充填气泡空间,由于从气泡的产生到消失,时间极短,我们可以冲叶轮内水流流速和汽蚀破话的部位估计这个时间,假如叶轮进口处的相对速度为30m/s,叶轮叶片汽蚀破坏部位与叶片进口边就开始汽化,则气泡从产生、生长到消失的总时间约为0.001s,附着在金属表面上的气泡在这样短暂的时间内消失,将产生一个很强的水锤压强,局部压强可达200MPa以上,这样高的冲击压强作用在金属表面上足以使表面上微观裂缝处产生破坏,此外,气泡中的氧气,也会借助于气泡凝结及氧气压缩而产生的热量,使金属表面氧化剥落,产生化学腐蚀破话,这就是汽蚀破坏的原因。对于汽蚀破坏的机理,到目前为止,研究尚不充分,还有待于更深入的研究和探索。