空穴現象

在液流中當某點壓力低於液體所在溫度下的空氣分離壓時，原來溶於液體中的氣體會分離出來產生氣泡，這就叫空穴現象。

基本介紹

• 中文名：空穴現象
• 外文名：cavitation
• 定義：液體中的氣體會分離出來產生氣泡
• 預防：管路密封要好，防止空氣滲入
• 產生：衝擊、噪音
• 套用：液體

定義

一般液體中溶解有空氣，水中溶解有約2%體積的空氣，液壓油中溶解有6%～12%體積的空氣。成為溶解狀態的氣體對油液體積彈性模量沒有影響，成為游離狀態的小氣泡則對油液體積彈性模量產生顯著的影響。空氣的溶解度與壓力成正比。當壓力降低時，原先壓力較高時溶解於油液中的氣體成為過飽和狀態，於是就要分解出遊離狀態微小氣泡，其速率是較低的，但當壓力低於空氣分離壓P_g時，溶解的氣體就要以很高速度分解出來，成為游離微小氣泡，並聚合長大，使原來充滿油液的管道變為混有許多氣泡的不連續狀態，這種現象稱為空穴現象。油液的空氣分離壓隨油溫及空氣溶解度而變化，當油溫t=50℃時，P_g<4×10⁶Pa(絕對壓力)。

原因

當管道中發生空穴現象，氣泡隨著液流進入高壓區時，其體積急劇縮小，氣泡又凝結成液體，形成局部真空，周圍液體質點以極大速度來填補這一空間，使氣泡凝結處瞬間局部壓力可高達數百巴，溫度可達近千度。在氣泡凝結附近壁面，因反覆受到液壓衝擊與高溫作用，以及油液中逸出氣體具有較強的酸化作用，使金屬表面產生腐蝕。因空穴產生的腐蝕，一般稱為氣蝕。泵吸入管路連線、密封不嚴使空氣進入管道，回油管高出油麵使空氣沖入油中而被泵油管吸入油路以及泵吸油管道阻力過大，流速過高均是造成空穴的原因。

此外，當油液流經節流部位，流速增高，壓力降低，在節流部位前、後壓差P₁P₂≥3．5時，將發生節流空穴。

預防措施

空穴現象可引起液壓系統的振動，產生衝擊、噪音、氣蝕使工作狀態惡化，應採取如下預防措施：

(1)限制泵吸油口離油麵高度，泵吸油口要有足夠的管徑，濾油器壓力損失要小，自吸能力差的泵用輔助供油。

(2)管路密封要好，防止空氣滲入。

(3)節流口壓力降要小，一般控制節流口前、後壓差比P₁P₂<3．5。

本質

空穴現象的本質：

當液壓系統中出現空穴現象時，大量的氣泡破壞了液流的連續性。當大量氣泡隨著液流到壓力較高的部位時，氣泡在高壓下迅速破裂，並又凝結成液體，使體積突然減小而形成真空，周圍高壓油迅速流過來補充。由於這一過程時間極短，液體質點高速碰撞，產生局部高溫，溫度可達1149℃，衝擊壓力高達幾百兆帕，並產生強烈的振動和噪聲。在這樣的高溫高壓作用下，液壓油局部氧化,變黑，對金屬管壁產生化學腐蝕作用，使液壓元件表面受到侵蝕，剝落，長時間會形成麻點，海綿狀的小洞穴，這種現象稱為汽蝕。