Факторы, влияющие на кавитацию в центробежных насосах, являются важными аспектами проектирования и использования центробежных насосов и в последние годы широко изучались как в стране, так и за рубежом. Однако из-за различий в подходах к исследованиям и того факта, что большинство исследований сосредоточено на одном параметре, влияющем на кавитацию, результаты исследований разрознены, и некоторые точки зрения противоречат друг другу. В данной статье обобщается большой объем отечественной и международной литературы, сравниваются и анализируются соответствующие результаты исследований факторов, влияющих на кавитацию в центробежных насосах, и предлагается более полное понимание основных факторов, влияющих на кавитацию в центробежных насосах.
Факторы, влияющие на кавитацию в центробежных насосах, являются важными аспектами проектирования и использования центробежных насосов и в последние годы широко изучались как в стране, так и за рубежом. Однако из-за различий в подходах к исследованиям и того факта, что большинство исследований сосредоточено на одном параметре, влияющем на кавитацию, результаты исследований разрознены, и некоторые точки зрения противоречат друг другу. В данной статье обобщен обширный объем отечественной и международной литературы, проведено сравнение и анализ соответствующих результатов исследований факторов, влияющих на кавитацию в центробежных насосах, и получено более полное понимание основных факторов, влияющих на кавитацию в центробежных насосах.
1. Влияние физических свойств жидкости
Влияние физических свойств жидкости на кавитацию в центробежных насосах включает в себя, главным образом, следующие факторы: чистоту транспортируемой жидкости, значение pH и концентрацию электролитов, содержание растворенных газов, температуру, кинематическую вязкость, давление испарения и термодинамические свойства.
(1) Влияние чистоты (концентрации твердых частиц): Чем больше твердых примесей в жидкости, тем больше будет генерироваться зародышей кавитации, что ускоряет возникновение и развитие кавитации.
(2) Влияние значения pH и концентрации электролита: Механизм кавитации центробежных насосов, перекачивающих полярные среды (например, обычные водяные насосы), отличается от механизма кавитации центробежных насосов, перекачивающих неполярные среды (насосы, перекачивающие органические соединения, такие как бензол и алканы). Кавитационное повреждение в центробежных насосах, перекачивающих полярные среды, может включать механическое воздействие, химическую коррозию (связанную со значением pH жидкости) и электрохимическую коррозию (связанную с концентрацией электролита в жидкости); в то время как кавитационное повреждение в центробежных насосах, перекачивающих неполярные среды, может включать только механическое воздействие.
(3) Влияние растворимости газа: Зарубежные исследования показали, что содержание растворенных газов в жидкости способствует образованию и развитию кавитационных ядер. (4) Влияние давления испарения: Исследования показывают, что кавитационное повреждение сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением давления испарения. Это происходит потому, что с повышением давления испарения увеличивается и количество нестабильных ядер пузырьков, образующихся в жидкости, что приводит к увеличению числа схлопываний пузырьков, в результате чего возникают более сильные ударные волны и более высокая скорость кавитации. Однако, если давление испарения продолжает расти, и количество пузырьков достигает определенного предела, скопления пузырьков действуют как «слои», препятствуя распространению ударной волны и ослабляя ее интенсивность, тем самым постепенно уменьшая степень кавитационного повреждения.
(5) Влияние температуры: Изменения температуры жидкости значительно изменяют другие физические свойства, влияющие на кавитацию, такие как давление испарения, растворимость газа и поверхностное натяжение. Поэтому механизм влияния температуры на кавитацию сложен и требует оценки на основе конкретных обстоятельств.
(6) Влияние поверхностного натяжения: При сохранении других факторов постоянным снижение поверхностного натяжения жидкости может уменьшить кавитационное повреждение. Это происходит потому, что по мере снижения поверхностного натяжения жидкости интенсивность ударной волны, генерируемой схлопыванием пузырьков, ослабевает, снижая скорость кавитации.
(7) Влияние вязкости жидкости: Более высокая вязкость жидкости приводит к снижению скорости потока, меньшему количеству пузырьков, достигающих зоны высокого давления, и уменьшению интенсивности ударной волны, генерируемой схлопыванием пузырьков. Одновременно более высокая вязкость жидкости также ослабляет ударную волну. Следовательно, более низкая вязкость жидкости приводит к более серьезным кавитационным повреждениям.
(8) Влияние сжимаемости и плотности жидкости: По мере увеличения плотности жидкости сжимаемость уменьшается, что приводит к увеличению кавитационных потерь.
2. Влияние свойств материалов компонентов потока
Поскольку кавитационные повреждения насоса в основном проявляются как повреждение материалов компонентов потока, свойства материалов этих компонентов также в некоторой степени влияют на кавитацию центробежного насоса. Использование материалов с хорошей кавитационной стойкостью для изготовления компонентов потока является эффективной мерой для уменьшения воздействия кавитации центробежного насоса.
(1) Твердость материала: Принимая во внимание
