汽蝕機理與泵汽蝕研究現(xiàn)狀
汽蝕機理與泵汽蝕研究現(xiàn)狀
汽蝕（Cavitation）是由于液流流道中的局部低壓低于該處溫度下液體的飽和蒸汽壓使液體在該處汽化而引起大量微汽泡爆發(fā)性生長, 微汽泡急劇生長成大氣泡后隨液流至壓力高處突然潰滅, 對流道壁面產(chǎn)生高達幾百個大氣壓的沖擊, 造成壁面材料剝蝕, 這一現(xiàn)象稱為汽蝕。汽泡的產(chǎn)生和發(fā)展改變了流道內(nèi)的速度分布, 使泵的效率下降、揚程降低, 引起泵振動, 產(chǎn)生噪聲。長時間的汽蝕會嚴重損傷葉輪等過流部件, 因此對泵汽蝕機理的深人研究是提高泵抗汽蝕性能的根本途徑, 具有重大意義。
目前對泵的汽蝕余量還無法通過理論計算求得, 汽蝕試驗是確定汽蝕余量值的**可靠方法。
汽蝕機理與泵汽蝕研究現(xiàn)狀
國內(nèi)外學者對汽蝕發(fā)生的機理進行了很多研究, 提出了諸多觀點和論述, 其中*具代表性的是由柯乃普提出的“氣核理論”。該理論認為液體中存在著微小的氣泡稱為核子, 這些核子使液體的抗拉強度降低當液體的壓強低于汽化壓強時, 這些核子將迅速膨脹形成氣泡, 從而導致汽蝕發(fā)生。但是關(guān)于核子存在特性人們還未完全了解, 為此許多學者對此提出了各種假設和設想。
一是提出的穩(wěn)定的汽泡核子機理假說。認為, 未溶解的氣核可存在于非親水性的固體縫隙中, 因為在這樣的情況下, 表面張力將起著減小而不是增加壓力的作用, 因而氣體并不是被強迫溶解, 而仍可能保持氣相。
二是?？怂沟热颂岢? 微小氣核之所以不會溶解, 是因為氣核被有機薄膜所包圍。這種有機薄膜是在水一氣界面上自然形成的, 它改變了液體的有效表面張力, 推遲了蒸發(fā), 阻礙著擴散, 使微小氣核可以持久地懸浮, 但有機薄膜是否存在還有待物理上的證明。
三是認為當核內(nèi)氣體溶解時, 足以改變液體中溶解氣體的濃度, 從而可以達到某種平衡。到目前為止此種假設還只能說明在液體中可以穩(wěn)定存在半徑相同的空間均勻分布的氣泡群。隨著科技的發(fā)展、測量儀器和測量手段的提高, 人們也對氣核存在進行了驗證和測量, 從而進一步說明氣核是誘發(fā)汽泡, 導致汽蝕發(fā)生的直接原因之一。
高秋生應用熱力學原理, 對氣泡核子作了進一步探討, 并得出結(jié)論在平面平衡條件下, 液體內(nèi)部不可能穩(wěn)定地存在純蒸汽泡, 在親水性裂隙中氣核是不可能穩(wěn)定存在的, 而在憎水性裂隙中氣核是可以穩(wěn)定存在的。夏維洪’等利用超聲波法、等閻利用激光散射法、嚴利用水動力學法分別證實了氣核的存在。