泵的汽蚀现象及其危害

泵的汽蚀现象及其危害
我们从热工学知道，开始汽化的液面压力及其对应的温度分别称为该温度下的汽化压力（即
饱和压力）pvp及该压力下的汽化温度（即饱和温度）tv。

它们之间有着一一对应的、确定的关系，其值可在饱和水性质表上查得。

因此，叶片式泵运行时，如果叶轮叶片入口处某局部
的液体绝对压力等于或低于所输送液体温度下的汽化压力，液体便发生汽化，产生许多汽泡，汽泡内充满蒸汽和从液体中析出的气体。

这些汽泡随着液体流动被带到叶轮的高压区，在高
压的作用下迅速凝结而破裂。

与此同时，周围的流体质点便以高速冲向原来汽泡占有的空间，质点相互撞击而形成高频的局部水击，频率可高达每秒二、三万次，压力可高达数十至数百
个兆帕。

这种水击如果在金属附近发生，就会对金属表面形成持续的、反复的冲击，导致金
属表面因疲劳而破坏，这种破坏称为机械剥蚀。

此外，在汽泡破裂所释放的凝结潜热的助长下，原汽泡内的活泼气体又对金属产生化学腐蚀作用，加剧了材料的破坏。

金属表面在机械
剥蚀和化学腐蚀联合的长期作用下，会出现蜂窝状破坏。

这种泵内反复地出现液体汽化（汽
泡形成）和凝结（汽泡破裂）的过程，使金属表面受到冲击或破坏的现象称为汽蚀现象。

值得说明的是汽蚀并非只是水泵运行中才可能发生的现象。

在实际中，一切水力机械以及许
多与液体流动有关的设备和系统运行时，都有可能发生汽蚀，同样需要关注。

汽蚀对泵的危害作用有以下几个方面：
1、缩短泵的使用寿命。

汽蚀发生时，由于机械侵蚀和化学腐蚀的长期作用，会使首级叶轮
的进、出口处、导叶进口或蜗壳等处变得粗糙多孔，产生显微裂纹，严重时出现蜂窝状侵蚀，甚至形成空洞，因而缩短了泵的使用寿命。

2、影响泵的性能。

汽蚀发生时，液体的汽化及存在于液体中气体的析出，形成大量汽泡，
使液流的过流断面面积减小，局部区域流速加大，并产生涡流，以致流动损失增大。

因此汽
蚀将导致泵的扬程、轴功率、效率降低，造成泵的性能曲线下降，严重时曲线将直线下降，
出现所谓的“断裂工况”8-28所示。

但是，这种变化与叶片泵的类型有关。

对离心泵言，由于
叶片数较多，叶片宽度较小，流道窄而长，在发生汽蚀后，大量气泡很快布满流道，造成断流，使性能曲线出现“断裂”工况点；对轴流泵言，由于叶片数少，具有相当宽的流道，当汽
蚀发生后，汽泡不可能布满流道，不会造成断流，故性能曲线虽然偏离原有形状，但是，不
会出现断裂工况点；对混流泵言，其结构与原理介于离心泵与轴流泵之间，故汽蚀对其性能
的影响也介于两者之间，在汽蚀发生后，性能曲线的形状性能曲线的形状改变的后期会出现
较缓和的“断裂”工况。

3、产生噪音和振动。

汽蚀发生时，局部水击会产生许多不同频率（600～25000Hz）范围内的噪音，也有更高频率的超声波；汽蚀严重时，还能听到泵内劈劈
啪啪的声音。

如果水击的频率与机组的固有频率接近，将会引起机组振动。

机组的振动又将
促使更多的汽泡产生和破灭。

这种互相激励，最后可能导致机组的强烈振动，称之为汽蚀共振。

若水泵机组发生汽蚀共振，则必须紧急停止水泵机组的运行。

防止汽蚀的措施：
1、提高装置的Dha
1)尽可能减小吸人管路的阻力。

2)减小吸上高度或增大流注高度。

3)控制液体温度不要过高。

2、减小泵的必须气蚀余量。

1）在设计时尽量改进叶轮人口处的几何形状：加大叶轮的进
口直径和叶片进口边的宽度；增大叶轮前盖板转弯处的曲率半径；采用扭曲叶片或双吸叶轮；在泵的进口加设诱导轮等。

2）采用强度和硬度高、韧性和化学稳定性好的抗汽蚀材料来制造叶轮，以及提高通流部分
表面的光洁度，也是提高泵抗汽蚀性能的有效措施。