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用不同液体作液环时对性能的影响

      不同的液体作液环时对泵的极限真空度、抽气量、轴功率及效率都有不同程度的影响, 其中影晌最大的是对极限真空度的影响。传统的观念认为,泵的理论极限压力即为液环的液体的饱和蒸气压力。这种观念看起来似乎很有道理,但忽略了使用过程中 的其它因素,因此不够全面。这个被忽略了的因素就是用作液环的不同液体对泵的气蚀性能有重要要的影响。首先简单地分析一下液环泵产生气蚀的机理。

      1.蒸气性气蚀

      如果泵吸入侧的压力低于该温度下用作液环的液体的泡和蒸气压,吸入侧液环的液体就会沸腾,大量液体就会变成气体逸出,在液环内形成许多气泡,泡内充满许多 空气和蒸气, 随着液环运行到排气侧,由于压力升高,气泡内的蒸气就会凝结、气泡溃灭,周围液体质点便向空腔中心高速冲击,形成局部的压力急剧增高.随之产生嗓音及振 动,泵的性能急剧恶化。如果这种物理变化发生在金属壁上(例如叶片、轮毂等;),那么在这强大的压力反复冲击下,金属就会剥蚀.以致损坏。这就是气蚀现 象。而这种由于低于饱和蒸气压产生的气蚀就叫做蒸气性气蚀。

      2、气体性气蚀

      液体中溶有一定的气体,不同的液体在同一温度和压力下能溶解的气体体积量是不同的。还有,当液体中的压力降低到该液体的空气分离压以下时(液体种类不同, 其空气分离压亦不相同〕。溶解于液体中的气体就会大量逸出而形成无数的气泡。这种气泡随液环运行至高压区同样也会发生气蚀现象,不过这时称之为气体性气 蚀。

      气体分离压远比液体的饱和蒸气压为高,那么是否可以认为,随着压力的降低,首先发生气体性气蚀,压力继续下降,再发生蒸气性气蚀呢?这就得看气体在液体中 溶解的程度了。例如水,在常温常压下其中溶解的气体体积比只为2%,即使气体全部逸出,构成气体性气蚀的现象也微不足道。所以水环泵一般都是发生蒸气性气 蚀,而不会发生气体性气蚀。其它的水力机械如水泵、水轮机等都是发生蒸气性气蚀。但是对于矿物油常温常压下其气体溶解度可达9%〜10%,甚至更高,显然 用油作液环的油环泵是以气体性气蚀为主的。

      这里还应指出,油的空气分离压随油的种类、温度及空气的溶解量而变。油受到振动, 压力冲击等扰动时,要比静止时更容易逸出所溶解的空气。此外,减压率(即压力下降的速度)越大,摩擦应力越大,'气泡也越容易发生分离。还有,液环泵在运 行时,液环经过吸入区的时间尽管很短,只要压力低于空气分离压,气体也会逸出形成气泡,那怕只有几微秒的时间也足够了。

      人们为了提高液环泵的极限真空度,也就是为了拓宽泵在较高真空度下的使用范围(极限真空度虽无使用价值,但较高极限真空度的泵在高真空度下的使用范围也必 然相应地拓宽了)。常使用饱和蒸气压低的液体作液环,如往往选用矿物油作为液环,即所谓油环泵。油环泵的极限真空度的确比水环泵的要高,髙真空度范围也确 比水环泵的为宽,这些都是很大的优点。但如长时间地使用,发生气体性气蚀的现象却应受到人们的关注。

      油的空气分离压(大于Pa)远比水的饱和蒸气压为高,那么油环泵发生气体性气蚀的压力当然也就远高于水环泵发生蒸气性气蚀的压力了。从这个角度考虑,或者 说气蚀一旦发生,油环泵的实用范围相反要比水环泵的低。当然,如果短时间的使用,尚不会发生显著的气蚀破坏现象。