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石家庄耐纳特渣浆泵有限公司

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渣浆泵空蚀破坏机理

渣浆泵空蚀破坏机理
    空蚀是指由于空泡的溃灭所引起的过流表面材料损坏的现象。在空泡溃灭过程中伴随机械、电化学和热力学等过程的作用。空蚀是空化的直接后果,空蚀只发生在固体边界上,因此叶片式水力机械中的空蚀(我国工程技术界称为汽蚀)现象,实际上包括了空化和空蚀两个过程。
    空蚀机理是十分复杂的,很可能是多种因素综合作用的结果。事实表明,任何固体材料(化学惰性的、非导电的,甚至高强度的),在任何液体(包括海水、淡水、化学惰性液体,甚至金属性液体,如液态钠等)的一定动力条件作用下,都能引起空蚀破坏。
    对于空蚀破坏的机理,目前比较一致的看法是,空泡溃灭的机械作用是造成渣浆泵空蚀破坏的主要原因。在分析具体的空蚀破坏时,又有不同的观点,其中有两种解释较为合理并为试验证实,故得到广泛的认可。
    一种解释认为空蚀破坏基本上是由于从小空泡溃灭中心辐射出来的冲击压力而产生的,称为冲击压力波模式。它认为如在固体边界附近有一股溃灭气泡,其溃灭压力冲击波将从气泡中心传到边界上,使边壁形成一个球面凹形蚀坑。根据凹坑的直径和深度可以计算出形成这个凹坑所消耗的功,从而可推算出单个空泡溃灭时产生的冲击强度、初始空泡的直径及其溃灭中心的位置等。
    另一种解释认为空蚀是由较大的空泡溃灭时形成微射流所造成的。水中正在溃灭的空泡照片表明溃灭时空泡发生变形,这些变形随压力梯度的增加及距边界面距离的减小而增大。这种理论认为变形促成了流速很大的微型射流,射流在溃灭结束前的瞬间穿透空泡的内部。如果空泡离边界很近,则该射流会射向固体边界造成空蚀。空泡在临近溃灭前的瞬间,在泡的中心形成一般微射流,射流速度达100m/s,甚至高达300m/s,则产生的冲击力也很大,而且射流冲击边壁的次数也很多。这种压力脉冲作用的时间每次只有几个微秒,则这样形成的大冲击力可直接形成壁面上的蚀坑,重复作用的冲击力也会引起材料的疲劳破坏。
    除此之外,也有用热力学作用和电化学作用来解释渣浆泵空蚀现象的。热力学作用论认为,当空泡高速受压后,气相高速凝结,从而放出大量的热,足以使金属融化而造成破坏。电化学作用论认为,空泡溃灭时对固体边界的冲击首先使冲击点温度升高,与邻近的非冲击点(冷端)形成热电偶产生电流,其次在冲击点处其金属材料局部受力迫使金属晶格变位,而周围的晶体阻止它变位,从而产生电流。电流将起电解作用,而使固体材料破坏。在空泡溃灭过程中,有时会伴随着闪光现象,有人认为是由于电化效应造成的,而更多的研究表明是由于气相高速凝结后放出的高温引起的。
    总之,空蚀破坏机理是一个十分复杂的问题,它还与化学腐蚀、泥沙磨损等相互促进,使材料加速破坏。
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