[科普中國]-空蝕現(xiàn)象

在流動的液體中，當(dāng)局部區(qū)域的壓力因某種原因而突然下降至與該區(qū)域液體溫度相應(yīng)的汽化壓力以下時，部分液體汽化，溶于液體中的氣體逸出，形成液流中的氣泡（或稱空泡），這一過程稱為空化?？张蓦S液流進(jìn)入壓力較高的區(qū)域時,失去存在的條件而突然潰滅,原空泡周圍的液體運(yùn)動使局部區(qū)域的壓力驟增。如果液流中不斷形成、長大的空泡在固體壁面附近頻頻潰滅，壁面就會遭受巨大壓力的反復(fù)沖擊，從而引起材料的疲勞破損甚至表面剝蝕，這就叫空化剝蝕，簡稱空蝕，又稱氣蝕。

簡介在流動的液體中，當(dāng)局部區(qū)域的壓力因某種原因而突然下降至與該區(qū)域液體溫度相應(yīng)的汽化壓力以下時，部分液體汽化，溶于液體中的氣體逸出，形成液流中的氣泡（或稱空泡），這一過程稱為空化。空泡隨液流進(jìn)入壓力較高的區(qū)域時,失去存在的條件而突然潰滅,原空泡周圍的液體運(yùn)動使局部區(qū)域的壓力驟增。如果液流中不斷形成、長大的空泡在固體壁面附近頻頻潰滅，壁面就會遭受巨大壓力的反復(fù)沖擊，從而引起材料的疲勞破損甚至表面剝蝕，這就叫空化剝蝕1，簡稱空蝕，又稱氣蝕。

產(chǎn)生原因在慢速流體機(jī)械時代漩渦真空并非是個嚴(yán)重問題，但自從高速流體機(jī)械發(fā)展后，漩渦真空即成一很重要的討論議題。在液體中由于動力作用造成蒸汽空穴之形成并接著消失之現(xiàn)象被稱為漩渦真空。

漩渦真空形成必須要液體中的局部壓力高于為蒸汽壓力或低于蒸氣壓力，且此空穴必須要遇到壓力比之高的區(qū)域方能消失。溶解于液體中的氣體在液體蒸發(fā)前常會很快地釋出，這可能就是即將發(fā)生漩渦真空的預(yù)兆，但真正漩渦真空發(fā)生則需要該液體的蒸發(fā)。當(dāng)流體流經(jīng)一表面有突出彎曲物時，接近下傾表面的正壓力梯度致流有從表面分離之趨勢1。

對材料影響由于壓力最低的地方產(chǎn)生多數(shù)的氣泡，在壓力高的地方因周圍的水域?qū)⒋藲馀萜茐?，以非?？斓乃俣葘饘俦砻娈a(chǎn)生沖擊，依其慣性力而使材料承受超過其彈性疲勞的界線，結(jié)果使金屬表面成為有如被老鼠啃咬般的形狀出現(xiàn)。

不同材料對抵抗空蝕現(xiàn)象所造成的腐蝕情形各有不同等級的影響：除化學(xué)成分之外，像金屬的熱處理和表面處理也常因遭受空蝕現(xiàn)象，大量的破壞材質(zhì)，而受空蝕現(xiàn)象的金屬與在腐蝕疲勞條件下的情形是相類似；在遭受空蝕現(xiàn)象的侵襲下，任何的凹口，刻痕，瑕疵或者鋒利的銳角皆是促使金屬的表面上加速腐蝕的開始，即使涂上保護(hù)層，材料對抵抗空蝕現(xiàn)象所造成的腐蝕情形也不會有所改善。

依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得結(jié)論，鉛的耐蝕性最差，其次順序是鐵、青銅、鋁、銅，而以不銹鋼耐蝕性最佳，就對空蝕的抵抗而論，單就硬度不是決定一切的因素，但是材料的硬度多少也能減少金屬損壞的比率。通過淡水和海水做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中顯示在海水中空蝕損害現(xiàn)象比淡水來的顯著些，由實(shí)驗(yàn)中已被證實(shí)水溫透過空蝕在金屬損失上會隨著溫度增加而其損壞情形亦隨之明顯。那是因?yàn)樵诟邷叵滤锶芙獾目諝獾臄?shù)量會隨溫度的增加而減少，因此對緩和水錐的抗擊效率也隨之減少1。

避免或減少1、增加入口管徑大小,減少入口管路長度，消除液體回流現(xiàn)象，為流體提供一個良好的錐形入口；換句話說就是減少入口管路損失，改善入口條件。

2、增加高比速率的葉片數(shù)，或者可變翼的葉片在液體剛開始通過葉輸眼時候，調(diào)整在低比速率的角度上，盡量減至最少的吸入揚(yáng)程,再慢慢轉(zhuǎn)到固定的流量揚(yáng)程條件下。

3、充分的入口流道面積，不讓入口產(chǎn)生生預(yù)旋現(xiàn)象，而且在葉輸有一較好的流道,足夠獲得最佳的空蝕特性。

4、當(dāng)操作時無法避免空蝕，或其它部位少量的空蝕不可能消除的時候，使用特殊材質(zhì)可以抵抗泵浦空蝕而減少表面腐蝕。

5、發(fā)生噪音和振動起源于空蝕現(xiàn)象，可由減少或消除至極少量的空氣進(jìn)入泵浦入口來解決這個問題。

6、流體在葉輸入口以勻速通過，可以改善獲得最小的NPSH條件這樣能改善空蝕現(xiàn)象1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)