水泵的汽蝕現(xiàn)象,水泵汽蝕的危害性
汽蝕又稱空化,是液體的特殊物理現(xiàn)象。水泵在運行過程中,由于某些原因使泵內(nèi)局部位置的壓力降到水在相應溫度下的飽和蒸汽壓力(汽化壓力)時,水就開始汽化生成大量的氣泡,汽泡隨水流向前運動,運動到壓力較高部位時,迅速凝結、潰滅。泵內(nèi)水流中汽泡的生成、潰滅過程涉及到物理、化學現(xiàn)象,并產(chǎn)生噪聲、振動和對過流部件的侵蝕。這種現(xiàn)象稱為水泵的汽蝕現(xiàn)象。
水泵在產(chǎn)生汽蝕的過程中,由于水流中含有汽泡破壞了水流的正常流動規(guī)律,改變了流道內(nèi)到過流面積和流動方向,因而葉輪與水流之間能量交換的穩(wěn)定性遭到破壞,能量損失增加,從而引起離心泵的流量、揚程和效率的迅速下降,甚至達到斷流狀態(tài)。這種工作性能的變換,對于不同比轉(zhuǎn)數(shù)的水泵是不同的。低比轉(zhuǎn)數(shù)的離心泵葉槽狹長,寬度較小,很容易被汽泡阻塞,在出現(xiàn)汽蝕后,Q-H、Q-η曲線迅速降落。對中、高比轉(zhuǎn)速的離心泵和混流泵,由于葉輪槽道較寬,不易被汽泡阻塞,所以Q-H、Q-η曲線先是逐漸下降,汽蝕嚴重時才開始銳落。對高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵,由于葉片之間流道相當寬闊,故汽蝕區(qū)不易擴展到整個葉槽,因此Q-H、Q-η曲線下降緩慢。
汽泡潰滅時,水流因慣性高速沖向汽泡中心,產(chǎn)生強烈的水錘,其壓強可達(33-5700)mpa,沖擊的頻率達2萬-3萬次/ s,這樣大的壓強頻率作用于過流部件上,引起金屬表面局部塑性變形與硬化變脆,產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象,金屬表面開始呈峰窩狀,隨之應力更加集中,葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。這就是汽蝕的機械剝蝕作用。
在低區(qū)生成汽泡的過程中,溶解于水中的氣體也從水中析出,所以汽泡實際是水汽和空氣的混合體。活波氣體(如氧氣)借助汽泡凝結時所產(chǎn)生的高溫,對金屬表面產(chǎn)生化學腐蝕作用。
在高溫高壓下,水流會產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。過流部件的不同部位,因汽蝕產(chǎn)生溫度差異,形成溫差熱電偶,導致金屬表面到電解作用(即電化學腐蝕)。
另外,當水中泥沙含量較高時,由于泥沙的磨蝕,破壞了立式離心泵過流部件的表層,發(fā)生汽蝕時,加快了過流部件的蝕壞程度。
在汽泡凝結潰滅時,產(chǎn)生壓力瞬時升高和水流質(zhì)點間的撞擊以及對過流部件的打擊,使水泵產(chǎn)生噪聲和振動現(xiàn)象。