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用不同液體作液環時對性能的影響
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用不同液體作液環時對性能的影響

      不同的液體作液環時對泵的極限真空度、抽氣量、軸功率及效率都有不同程度的影響, 其中影晌最大的是對極限真空度的影響。傳統的觀念認為,泵的理論極限壓力即為液環的液體的飽和蒸氣壓力。這種觀念看起來似乎很有道理,但忽略了使用過程中 的其它因素,因此不夠全面。這個被忽略了的因素就是用作液環的不同液體對泵的氣蝕性能有重要要的影響。首先簡單地分析一下液環泵產生氣蝕的機理。

      1.蒸氣性氣蝕

      如果泵吸入側的壓力低于該溫度下用作液環的液體的泡和蒸氣壓,吸入側液環的液體就會沸騰,大量液體就會變成氣體逸出,在液環內形成許多氣泡,泡內充滿許多 空氣和蒸氣, 隨著液環運行到排氣側,由于壓力升高,氣泡內的蒸氣就會凝結、氣泡潰滅,周圍液體質點便向空腔中心高速沖擊,形成局部的壓力急劇增高.隨之產生嗓音及振 動,泵的性能急劇惡化。如果這種物理變化發生在金屬壁上(例如葉片、輪轂等;),那么在這強大的壓力反復沖擊下,金屬就會剝蝕.以致損壞。這就是氣蝕現 象。而這種由于低于飽和蒸氣壓產生的氣蝕就叫做蒸氣性氣蝕。

      2、氣體性氣蝕

      液體中溶有一定的氣體,不同的液體在同一溫度和壓力下能溶解的氣體體積量是不同的。還有,當液體中的壓力降低到該液體的空氣分離壓以下時(液體種類不同, 其空氣分離壓亦不相同〕。溶解于液體中的氣體就會大量逸出而形成無數的氣泡。這種氣泡隨液環運行至高壓區同樣也會發生氣蝕現象,不過這時稱之為氣體性氣 蝕。

      氣體分離壓遠比液體的飽和蒸氣壓為高,那么是否可以認為,隨著壓力的降低,首先發生氣體性氣蝕,壓力繼續下降,再發生蒸氣性氣蝕呢?這就得看氣體在液體中 溶解的程度了。例如水,在常溫常壓下其中溶解的氣體體積比只為2%,即使氣體全部逸出,構成氣體性氣蝕的現象也微不足道。所以水環泵一般都是發生蒸氣性氣 蝕,而不會發生氣體性氣蝕。其它的水力機械如水泵、水輪機等都是發生蒸氣性氣蝕。但是對于礦物油常溫常壓下其氣體溶解度可達9%?10%,甚至更高,顯然 用油作液環的油環泵是以氣體性氣蝕為主的。

      這里還應指出,油的空氣分離壓隨油的種類、溫度及空氣的溶解量而變。油受到振動, 壓力沖擊等擾動時,要比靜止時更容易逸出所溶解的空氣。此外,減壓率(即壓力下降的速度)越大,摩擦應力越大,'氣泡也越容易發生分離。還有,液環泵在運 行時,液環經過吸入區的時間盡管很短,只要壓力低于空氣分離壓,氣體也會逸出形成氣泡,那怕只有幾微秒的時間也足夠了。

      人們為了提高液環泵的極限真空度,也就是為了拓寬泵在較高真空度下的使用范圍(極限真空度雖無使用價值,但較高極限真空度的泵在高真空度下的使用范圍也必 然相應地拓寬了)。常使用飽和蒸氣壓低的液體作液環,如往往選用礦物油作為液環,即所謂油環泵。油環泵的極限真空度的確比水環泵的要高,髙真空度范圍也確 比水環泵的為寬,這些都是很大的優點。但如長時間地使用,發生氣體性氣蝕的現象卻應受到人們的關注。

      油的空氣分離壓(大于Pa)遠比水的飽和蒸氣壓為高,那么油環泵發生氣體性氣蝕的壓力當然也就遠高于水環泵發生蒸氣性氣蝕的壓力了。從這個角度考慮,或者 說氣蝕一旦發生,油環泵的實用范圍相反要比水環泵的低。當然,如果短時間的使用,尚不會發生顯著的氣蝕破壞現象。

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