離（lí）心泵-離心泵氣蝕的原因（yīn）-北京海角社区.COMHJ泵業機械有限責（zé）任公司

1.流（liú）體物理特性方麵的影響

　　流體（tǐ）物理特性對離（lí）心泵氣蝕的影（yǐng）響主要包括：所輸送（sòng）流體的純淨（jìng）度、pH值和電解質濃度、溶解氣體量、溫度（dù）、運動黏度、汽化壓力及（jí）熱力學性質。

　　（1）純淨度（dù）（所含固體顆（kē）粒物濃度）的影（yǐng）響 流（liú）體中所含固體雜質越多，將導致氣蝕核子的數量增多。從而（ér）加速氣蝕的發生與發展。

　　（2）pH值和電解質濃度（dù）的影響 輸送極性介質的離心泵（如（rú）一般的水泵）與輸送非極性（xìng）介質的離心泵（輸送（sòng）苯、烷烴（tīng）等有機物的泵），其氣蝕機理是不同的。輸送極性（xìng）介質（zhì）的離心泵的氣蝕損傷可能包括機械作用、化學腐蝕（與流體PH值有關）、電化（huà）學腐蝕（與流（liú）體（tǐ）電解質濃度有關）；而輸送非極性介質的離心泵的氣蝕損傷可能隻有（yǒu）機械作用。

　　（3）氣體溶解度的影響 國外研究表明流體（tǐ）內（nèi）溶（róng）解（jiě）的氣體（tǐ）含量對氣蝕核子的產生與發展起到促進（jìn）作用。

　　（4）氣化壓力（lì）的影響 研究表明隨（suí）著氣（qì）化壓力的（de）增高，氣蝕損傷先升高後降低。因為隨著氣化壓力的升高（gāo），流（liú）體（tǐ）內形成的不穩定氣泡核的數（shù）量也不斷升高，從而引起氣泡破裂（liè）數量的增多，衝擊波強度（dù）增大，氣（qì）蝕率上升。但如果氣化壓力繼續增大，使氣泡數增加到_限度，氣泡群（qún）形成一種（zhǒng）“層間隔”的作用（yòng），阻止了（le）衝擊波行進，削弱其強度，氣蝕的破壞程（chéng）度反而會逐漸降低。

　　（5）溫度的影響 在流體中溫度（dù）的改（gǎi）變將導致氣化壓力、氣（qì）體（tǐ）溶解（jiě）度、表麵張力等其他（tā）影響氣（qì）蝕的物理（lǐ）性質出現較大（dà）改（gǎi）變。由（yóu）此（cǐ）可見，溫度對氣蝕的影響機製較為複雜，需結合實際情況進行判斷。

　　（6）表麵張力的影響 當其他因素保持不變，降低流體表麵張力可以減少氣蝕損傷。因（yīn）為隨著流體表（biǎo）麵張力（lì）的減小，氣泡潰（kuì）滅所產生衝擊波的（de）強度減弱，氣蝕速率降低。

　　（7）液體黏度的影響 流體黏度越大，流速越低，達（dá）到高壓區的氣泡數越少，氣泡破滅所（suǒ）產生衝擊波的強度_減小。同時，流體黏度（dù）越大，對衝擊波削（xuē）弱也越大。因此，流體的黏（nián）度（dù）越低，氣蝕損傷越嚴重。

　　（8）液體（tǐ）的可壓縮性（xìng）和密度（dù）的影響 隨著流體密度的增加，可壓縮性降低，氣蝕損失增加。

　　2.過流部件材質特性方麵的影響

　　由於泵的氣蝕損傷主要體現為對過流（liú）部件材質的損壞。因此，過流部件的材料性能也將在（zài）_程度上對離心泵的氣蝕產生影響，采用抗氣（qì）蝕性能良好的材料製造過流（liú）部件是減少離心泵氣蝕影響（xiǎng）的有效措施。

　　（1）材料的硬度 以AISI304材質的（de）葉輪為例，氣蝕會造成葉輪材料的加工硬化（huà）和相變誘發馬（mǎ）氏體鋼，這種（zhǒng）變化將反過來阻（zǔ）止材（cái）料的進一步氣蝕。而加工硬化和相變誘發馬氏體鋼的抗氣蝕性主要依賴（lài）於葉輪材質的硬度。

　　（2）加工硬化與（yǔ）抗疲勞性能 材料加工硬化指數越高，抗疲勞性能越（yuè）好，則材料抗氣蝕性能越好。

　　（3）晶體結構的影響 在其他條件確定的（de）情況下，抗氣（qì）蝕率（lǜ）是（shì）顯微結構（gòu）的函數。在立方晶係中，由於體心立方晶格的（de）金屬具有較高的應（yīng）變速率敏（mǐn）感性，當應變速率上升時，會引起快速的穿晶脆（cuì）性斷裂（liè）和解（jiě）理斷裂，並導致點蝕形成，從而產生較大的磨蝕率。對於密排（pái）六方晶格的金屬，當接近於（yú）理想的軸比且處於氣蝕環境時，六（liù）個滑移係全部開（kāi）動，迅速轉變成穩定態FCC，吸收氣蝕應（yīng）力所做（zuò）的功，使磨蝕率下降（jiàng）。對於麵心立方晶格的金屬，滑移係較多，在高應力作用（yòng）下，將（jiāng）發生塑性流變。因此，孕育期長，磨蝕率降低。總之，在氣（qì）蝕過（guò）程中，發生由BCC向HCP或（huò）FCC向HCP轉變，都將提高抗氣蝕性。

　　（4） 晶粒大小的影響 葉輪所使用金屬材料的晶粒尺寸越小，抗氣蝕性能越好。因為金屬的晶（jīng）粒尺寸越小，細晶使晶界增多，位錯滑（huá）移受（shòu）阻，裂紋在擴展中受阻（zǔ）力增（zēng）大，延長了磨蝕（shí）壽命。

　　3.離心泵（bèng）結構設計方麵的影響

　　在離心泵結構設計方麵對（duì）泵氣（qì）蝕特性（xìng）起（qǐ）主要（yào）影響的可以分為泵體設計和葉（yè）輪設計兩個方麵。研究表明影響離心泵氣蝕性能的直接因素是葉輪進口的局部流動均（jun1）勻性，因此葉輪結構設計比泵體的設（shè）計對離心泵氣蝕的影響大，是主要影（yǐng）響因素。

　　（1）葉輪結構對離心泵氣蝕性能的影響

　　離心泵葉輪結構對泵的氣蝕性能有著重要的影響，合（hé）理（lǐ）的葉（yè）輪結構可以_泵的氣蝕（shí）性能。

　　1）葉片進口厚度。葉（yè）片的排擠作用使得進口處流體速度增加而（ér）產生壓力（lì）損（sǔn）失。選（xuǎn）擇較小的（de）葉（yè）片進（jìn）口厚度，可以減少葉片對液流的衝擊，增大葉片進（jìn）口處的過流麵積（jī），減少葉片的排擠，從而（ér）降低葉片進口的_速度和相對速（sù）度，提（tí）高泵的抗氣蝕性能。

　　2）葉輪（lún）進口流道表麵粗糙度。離心泵的葉輪進口流道的表麵粗糙度可以分為二類：一（yī）類是孤立粗糙突體（如明顯（xiǎn）的突出流道表麵的夾渣或明顯的機（jī）加工與非加工過渡棱等），另一類是沿整個表麵某一部份（fèn）均勻分布的粗糙突體。研究表明孤立粗糙突體會在（zài）液流中引起額外的衝擊和漩渦，因此沿整個表麵均勻分布的粗糙突體與（yǔ）同樣高度的孤立粗糙突體比（bǐ）較，其氣蝕發生的危險性要小得多。由此可見，對粗糙流道的表麵（miàn），尤其是存在孤立粗糙突體的表麵，進行必（bì）要的打（dǎ）磨是（shì）提高離心泵抗氣蝕性能的有效措施。

　　3）葉（yè）片進口喉部（bù）麵積。葉片（piàn）進（jìn）口的喉部麵積對離心泵氣蝕性能的影響非常之大。如果葉片入（rù）口喉部（bù）麵積較小（xiǎo），即使葉片進口處（chù）過流麵積與葉輪進口斷麵麵積之比設計的較（jiào）為合理，但仍舊很可能無法達到理（lǐ）想的（de）氣蝕性能。葉輪葉片進口喉部麵積過小（xiǎo），將導致葉片進口液流的_速度增（zēng）大，從而造成離心泵（bèng）抗氣蝕（shí）性（xìng）能下降。

　　4）葉片數。離心泵葉輪內葉片的（de）數量對於泵的揚（yáng）程、效率、氣蝕性能都有（yǒu）較大（dà）影響。固然，采用較少的（de）葉（yè）輪葉片數量能減少的（de）摩（mó）擦麵，製造簡單，但是它對流體的導向作用卻變差了；而采用較多（duō）的葉片數可以減少葉片負荷，_初生氣蝕特性，但是葉片數過多會造成排擠程度的（de）增加，並使相鄰葉片之間（jiān）的寬度減小，從（cóng）而容易形成汽泡群堵塞流（liú）道，致使機泵氣蝕（shí）性能變差。因此，在選擇葉輪葉片數時，一方麵要盡量減少葉片的排擠（jǐ）與（yǔ）摩（mó）擦麵，另一方麵又（yòu）要使葉道有足夠的長度，以_液流的穩定性（xìng）和葉片對液體的充分作用。目前，對於葉片數的取（qǔ）值並（bìng）沒有一個（gè）確定的、公認（rèn）的（de）規則。但大量的研究表明，針對具體的離（lí）心泵設計，應用CFD流場數值模擬的（de）方法（fǎ）可以有效的（de）確定葉輪葉片（piàn）數的_範圍。

　　（2）葉輪吸入口參數對離心泵氣（qì）蝕性能的影響

　　葉輪吸入口參數即決定葉輪葉片進口麵積的（de）相關結構參數，其包括：葉（yè）片（piàn）進口衝角、葉輪進（jìn）口直徑、葉片進口流道寬度以及輪轂直徑。

　　1）葉片進口衝角Δβ一般（bān）取正衝角（3°~10°）。由於（yú）采用正衝角，增大了葉片進口角，從而能（néng）夠有效減小葉片的彎曲（qǔ），增大（dà）葉片進口過流麵積，減小葉片的排擠。這些因素都將減（jiǎn）小（xiǎo）v0和（hé）ω0，提高泵的抗氣（qì）蝕性能。並且離心泵的流量增（zēng）加時（shí），進口相對液流角增大，采用正衝角可以（yǐ）避免泵在大流量下（xià）運轉（zhuǎn）時出現負衝角，造成λ2急劇上升（如下圖所示）。大量研究表明增大葉片進口角，保持（chí）正衝角，能提（tí）高泵的抗氣蝕性能，而且（qiě）對效率（lǜ）影響不大。但衝角的選擇對離心泵的抗氣蝕性能則存在一（yī）個_優值（zhí），並不是衝角越大（dà）越好，應結合實際情況進行（háng）分析、選擇。

衝（chōng）角Δβ對壓降係數λ2的影（yǐng）響

　　2）葉輪進口直徑。在流量恒定的情況下，葉輪進口處液流（liú）的_速度（dù）和相（xiàng）對速度都是吸（xī）入管（guǎn）徑的函數。因此，對於提高離（lí）心泵的抗氣蝕特性，葉輪進口直徑存在一個_值。當葉輪進口（kǒu）直徑小於此_值時，隨著葉輪直（zhí）徑的增大，進口處（chù）的流速（sù）減小，離心（xīn）泵氣蝕性能不斷提（tí）高。但當葉輪直（zhí）徑的取值_過（guò）_值之後（hòu），對於給定流（liú）量來說，隨著進口直（zhí）徑的增大（dà），在葉輪進口部分將形成停滯區和反向流，使離心泵氣蝕性能逐漸惡化（huà）。

　　3）葉片進口流道寬度（dù）。在離心泵的工況不變的情況下，增大葉片進口處流道的寬度會使液流_速度的軸麵分速（sù）度減小，從而_離（lí）心泵的氣（qì）蝕（shí）特性，並且對離心（xīn）泵的水力效率和容積效率（lǜ）影（yǐng）響較小。

　　4）輪轂直徑。減（jiǎn）小葉輪的輪轂直（zhí）徑（jìng）會增大葉輪流（liú）道的實（shí）際進口麵積，從而使離心泵的氣蝕性能得到（dào）_。

　　5）葉輪前蓋板的曲（qǔ）率半徑。流體在流經離心泵吸入口（kǒu）至葉（yè）輪進口處時，由於流道收縮（suō），流體流速增加，從而產生_的壓力損失（shī）。同時，由於在此過程中流體流動的方（fāng）向由軸向變為徑（jìng）向，因轉彎處流場不均勻也會產生（shēng）一部分壓力損失。可見葉輪前蓋板曲率半徑（jìng）的大小直接影（yǐng）響著壓力損失的大小，進（jìn）而影響著離心泵的（de）氣蝕特性（xìng）。采用較大的（de）曲率（lǜ）半徑可減弱前蓋處液流轉彎處流速的變（biàn）化，使流速均勻平穩，_離心泵氣蝕性能。

　　4.其他方麵的影響：

　　1.參數的相（xiàng）互影響

　　到目前為止，對離心泵（bèng）氣蝕（shí）影響因（yīn）素的研究（jiū）都隻是針對（duì）某個參（cān）數進（jìn）行的，對各個參數間的相互（hù）影響則很少研究。但結構參數的影響是一（yī）個統一的整體，它們（men）是互相製約、互相（xiàng）影響的，今後的研究應該向綜合影響因素方向（xiàng）發展。

　　2.離心泵（bèng）的（de）運行（háng）工況

　　離心泵在實際使用過程中，由於操作條件極為複雜，泵入口流量、壓力隨之不斷改變。因此，離（lí）心泵的（de）實際工況（kuàng）往往與實驗、設計的工況存在較大的偏差。其發生氣蝕的可能遠遠_出實驗的預計。

小結（jié）

　　由於氣蝕的機理非常複雜，影響離心泵（bèng）氣蝕（shí）的因（yīn）素較多，且各種因素並不是孤立作用的，不同的（de）影響因素之間存在相互作用、相互影響。因此在研究離心泵的氣蝕性能時（shí），應結合實際情況對影響泵（bèng）氣蝕的機理與因素進行通盤的（de）考慮（lǜ）。近年來，隨著CFD 技術的發展，通過對離心泵（bèng）內流場（chǎng）的數值模擬，為研究多種因素共同影響下（xià）的離心泵（bèng）氣蝕性能提供了新的手段。但目前，大多數離心泵（bèng）氣蝕CFD數值模擬仍局限於研究單一因素對泵氣蝕性（xìng）能的影響，接下來的研究應更多（duō）關注不同（tóng）因素間相（xiàng）互作用（yòng）對離心泵抗氣蝕性（xìng）能的影（yǐng）響。