基本介紹
- 中文名：空蝕現象
- 外文名：Cavitation phenomenon
- 別稱：氣蝕
- 簡稱：空蝕
簡介,產生原因,對材料影響,避免或減少,
簡介
在流動的液體中，當局部區域的壓力因某種原因而突然下降至與該區域液體溫度相應的汽化壓力以下時，部分液體汽化，溶於液體中的氣體逸出，形成液流中的氣泡（或稱空泡），這一過程稱為空化。空泡隨液流進入壓力較高的區域時,失去存在的條件而突然潰滅,原空泡周圍的液體運動使局部區域的壓力驟增。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覆衝擊，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。
產生原因
在慢速流體機械時代漩渦真空並非是個嚴重問題，但自從高速流體機械發展後，漩渦真空即成一很重要的討論議題。在液體中由於動力作用造成蒸汽空穴之形成並接著消失之現象被稱為漩渦真空。
漩渦真空形成必須要液體中的局部壓力高於為蒸汽壓力或低於蒸氣壓力，且此空穴必須要遇到壓力比之高的區域方能消失。溶解於液體中的氣體在液體蒸發前常會很快地釋出，這可能就是即將發生漩渦真空的預兆，但真正漩渦真空發生則需要該液體的蒸發。當流體流經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。
對材料影響
由於壓力最低的地方產生多數的氣泡，在壓力高的地方因周圍的水域將此氣泡破壞，以非常快的速度對金屬表面產生衝擊，依其慣性力而使材料承受超過其彈性疲勞的界線，結果使金屬表面成為有如被老鼠啃咬般的形狀出現。
不同材料對抵抗空蝕現象所造成的腐蝕情形各有不同等級的影響：除化學成分之外，像金屬的熱處理和表面處理也常因遭受空蝕現象，大量的破壞材質，而受空蝕現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，即使塗上保護層，材料對抵抗空蝕現象所造成的腐蝕情形也不會有所改善。
依據實驗結果所得結論，鉛的耐蝕性最差，其次順序是鐵、青銅、鋁、銅，而以不鏽鋼耐蝕性最佳，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驗，實驗中顯示在海水中空蝕損害現象比淡水來的顯著些，由實驗中已被證實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。那是因為在高溫下水裡溶解的空氣的數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。
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，或者可變翼的葉片在液體剛開始通過葉輸眼時候，調整在低比速率的角度上，儘量減至最少的吸入揚程,再慢慢轉到固定的流量揚程條件下。
3、充分的入口流道面積，不讓入口產生生預旋現象，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，使用特殊材質可以抵抗泵浦空蝕而減少表面腐蝕。
5、發生噪音和振動起源於空蝕現象，可由減少或消除至極少量的空氣進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象。
