关于如何提高泵的抗汽蚀性能的探讨

　　泵是一种把原动机的机械能转换为流体能量的机器，它是输送液体的主要设备之一。液体在泵内流动过程中，由于压力过低，往往会产生汽蚀现象，国外也称之为空化。这种现象对泵的正常工作会造成严重的危害，那么如何避免泵的汽蚀现象的发生呢?还是让我们先从流体力学中的一个重要的方程讨论起。

　　1 伯努利( Bernoulli) 方程与汽蚀原因及危害

　　离心式泵的工作原理是通过叶轮的旋转，在入口处的压强会低于大气压(或吸液池液面压强)，于是在此压差下后续液体不断压入泵内并泵获得能量。如图 1 列出吸液池液面 0-0 与泵入口截面 1-1 之间的伯努利能量方程：

　　伯努利能量方程：

　　式中 P0———0-0 截面上液体的压强，此处显然等于该液面上的大气压强 Pa，即 P0=Pa;

　　v0———0-0 截面上液体的流速，此处由于液面很大，可认为液面下降的速度接近于零，即v0≈0;

　　P1———泵入口截面 1-1 处液体的压强(Pa);

　　v1———泵入口截面 1-1 处液体的平均流速(m/s);

　　ρ———液体的密度，此处以水为例，取 ρ=1.0×103kg/m3;

　　g———重力加速度(N/kg 或 m/s2);

　　△H0- 1———吸液线上水头损失，此处以△HX表示;

　　z1- z0———吸液高度或泵的吸上扬程，即泵的理论安装高度，此处以 HX表示;

　　P1ρg+v122g———泵入口截面 1-1 处单位流体的能量(m)，此处以 EX1表示;

　　用以上符号代换伯努利方程，则上式可写成：

　　分析此式知，即使泵入口处速度降至零(v1=0)、压强降至绝对真空(P1=0)、吸水线上无损失(△HX=0)，吸水高度也

　　只能达到 10 m(按 P0=Pa=1.0×105Pa，ρ=1.0×103kg/m3，g=10 N/kg或 m/s2)。但实际上远小于此，只有 4～6 m。这是因为泵吸水是靠吸液池液面与泵入口处单位流体能量差的作用，若泵吸水，那么泵入口处的流体能量必须降低，在一定温度下，当泵的叶轮内压力区(图 1 a)的液体绝对压力降至饱和蒸汽压强(即汽化压强 Pn)时，该区域液体开始蒸发，以及溶解在其中气体也逸放出来，形成许多混合小气泡并随液体进入高压区，气泡又重新凝结成液体，由于体积突然收缩而形成空洞，周围液体以极的速度冲向空洞区，产生巨大的局部冲击压强，此时泵体内部金属在高压、高频的液体质点连续冲击下逐渐疲劳而破坏，气泡中的一些活泼气体(如氧气)借助气泡凝结放出的热量，加速对泵内金属的化学腐蚀。这种现象叫作汽蚀。

　　汽蚀的原因不外乎有以下几种情况：

　　(1)泵的几何安装高度 HX过大，如安装位置高出吸液面的高差太大;