氣蝕現(xiàn)象是指離心泵內(nèi)有空氣，空氣的密度低于液體的密度而產(chǎn)生的離心力。貯槽液面上方和吸入口處的壓差不足把貯槽內(nèi)的液體壓到泵內(nèi)，離心泵沒(méi)有自吸能力，離心泵無(wú)法泵送液體。氣蝕對(duì)離心泵工作時(shí)的影響可以分為三點(diǎn)，離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的影響、過(guò)流部件材質(zhì)的影響、流體物理特性方面的影響。

離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的影響

離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的影響可分為兩方面，泵體設(shè)計(jì)和葉輪設(shè)計(jì)。影響離心泵清水的原因是葉輪進(jìn)口的局部流動(dòng)的均勻性，葉輪設(shè)計(jì)比泵體設(shè)計(jì)對(duì)離心泵氣蝕的影響更大，葉輪設(shè)計(jì)是影響離心泵氣蝕的主要原因。

1.結(jié)構(gòu)對(duì)離心泵氣蝕的影響

離心泵葉輪結(jié)構(gòu)對(duì)離心泵的氣蝕有著重要影響，葉輪結(jié)構(gòu)的合理可以改善離心泵的汽蝕性能。

①葉片進(jìn)口的厚度。葉片的擠排作用使進(jìn)口處的液體速度增加而產(chǎn)生壓力損失。采用較小的葉片進(jìn)口厚度可以減少葉片對(duì)流體的沖擊，增大葉片進(jìn)口處的過(guò)流面積，減少葉片的擠排，進(jìn)而降低葉片的進(jìn)口速度，提高離心水泵的抗氣蝕性能。

②葉輪進(jìn)口表面的粗糙度。離心泵葉輪進(jìn)口流道表面的粗糙度可以分為兩種，一種是獨(dú)立粗糙突體，例如明顯的突出流道表面的夾渣或者明顯的機(jī)械加工工藝和非加工過(guò)渡棱，另一種是沿整個(gè)表面某一部分均勻分布的粗糙突體。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表明獨(dú)立粗糙突體會(huì)在流體中引起額外的旋渦與沖擊，沿整個(gè)表面均勻分布粗糙突體和同樣高度的獨(dú)立粗糙突體相比，發(fā)生氣蝕的可能性要小。針對(duì)粗糙流道的表面，要對(duì)獨(dú)立粗糙突體表面進(jìn)行打磨，可以提高離心泵的抗氣蝕性能。

③葉片進(jìn)口面積。葉片進(jìn)口面積對(duì)離心泵氣蝕性能影響較大。假如葉片入口面積過(guò)小，即便葉片進(jìn)口處過(guò)流面積和葉輪進(jìn)口斷面面積設(shè)計(jì)較為合理，任然可能無(wú)法達(dá)到理想的氣蝕性能。葉輪葉片進(jìn)口面積過(guò)小會(huì)使葉片進(jìn)口液流的速度增加，進(jìn)而使離心泵抗氣蝕性能下降。

④葉片數(shù)量。離心泵葉輪里葉片的數(shù)量對(duì)離心泵的揚(yáng)程、效率和氣蝕性能有很大影響。使用較少的葉片數(shù)量可以減小摩擦面，制造過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但會(huì)對(duì)流體的導(dǎo)向作用有影響；使用較多的葉片數(shù)量可以減少葉片負(fù)荷，氣蝕特性可以得到改善，但是葉片數(shù)量過(guò)多會(huì)使排擠程度增加，相鄰的葉片之間寬度減少，容易形成氣泡堵塞流道，使離心泵的抗氣蝕性能變差。選擇葉輪葉片數(shù)量時(shí)，要盡可能的減少葉片的摩擦面和排擠情況，又要確保葉道有足夠的長(zhǎng)度，可以確保流體的穩(wěn)定性與葉片對(duì)液體介質(zhì)的充分作用。葉片數(shù)的數(shù)值并沒(méi)有確定的規(guī)則，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究表明，對(duì)于離心泵的設(shè)計(jì)可以采用CFD流體力學(xué)計(jì)算軟件可以確定葉輪葉片的數(shù)量較佳范圍。

2.葉輪吸入口參數(shù)對(duì)離心泵氣蝕性能的影響

葉輪吸入口參數(shù)可以確定葉輪葉片進(jìn)口面積的相關(guān)參數(shù)，其中包含：葉片進(jìn)口沖角、葉輪進(jìn)口直徑、葉片進(jìn)口流道寬度和輪毅直徑。

①葉輪葉片進(jìn)口沖角一般采用正沖角。使用正沖角可以增大葉片進(jìn)口角，進(jìn)而減少葉片的彎曲，葉片進(jìn)口過(guò)流面積增大，可以減小葉片的排擠。這些都能提高離心泵的抗氣蝕性能。離心泵流量增加時(shí)，進(jìn)口相對(duì)流體角度增大，使用正沖角可以避免離心泵在大流量下運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)負(fù)沖角。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐表明葉片進(jìn)口角增大可以保持正沖角的穩(wěn)定性，提高臥式離心泵的抗氣蝕能力，效率也不會(huì)有很大影響。沖角的選擇對(duì)離心泵的抗氣蝕性能存在一個(gè)較優(yōu)值，不是說(shuō)沖角越大越好，而是要進(jìn)行合理分析與選擇。

②葉輪進(jìn)口直徑。在流量一定的情況下，葉輪進(jìn)口處液體的速度都是吸入管徑中的函數(shù)，針對(duì)提高離心泵的抗氣蝕特性葉輪進(jìn)口直徑有一個(gè)較佳值。進(jìn)口直徑小于較佳值時(shí)，增大葉輪直徑會(huì)使進(jìn)口處的流速減小，離心泵氣蝕性能會(huì)不斷提高。葉輪直徑的取值高于較佳值后，增大進(jìn)口直徑會(huì)使葉輪進(jìn)口部分形成反向流和停滯區(qū)，會(huì)使離心泵的氣蝕性能不斷惡化。

③葉輪葉片進(jìn)口流道寬度。水泵在工況不變的情況下，葉片進(jìn)口處流道寬度的增大會(huì)使液體流速的減小，進(jìn)而改善離心泵的抗氣蝕性能，離心泵的容積效率和水力效率影響較小。

④輪毅直徑。葉輪輪毅減小時(shí)直徑會(huì)增大葉輪流道的實(shí)際進(jìn)口面積，進(jìn)而改善離心泵的氣蝕性能。

⑤葉輪前蓋板的曲率半徑。流體在經(jīng)過(guò)離心泵吸入口到葉輪進(jìn)口處時(shí)，流道會(huì)收縮，流體流速會(huì)增加，進(jìn)而產(chǎn)生一定的壓力損失。在這過(guò)程中，流體流動(dòng)的方向會(huì)由軸向變成徑向，轉(zhuǎn)彎處流場(chǎng)不均勻也會(huì)形成一部分壓力損失。葉輪前蓋板曲率半徑的大小會(huì)影響壓力損失的大小，進(jìn)而對(duì)離心水泵的氣蝕特性有影響。使用較大的曲率半徑可以減弱前蓋板處液體轉(zhuǎn)彎處流速的變化，流速平穩(wěn)后可以改善離心泵的氣蝕性能。

過(guò)流部件材質(zhì)的影響

離心泵氣蝕主要體現(xiàn)過(guò)流部件材質(zhì)的損壞。過(guò)流部件的材質(zhì)性能也會(huì)在一定程度上影響離心泵氣蝕，可以使用抗氣蝕性能好的材料來(lái)制造過(guò)流部件，可以減少氣蝕對(duì)離心泵工作中的影響。

①加工硬化和抗疲勞性能。材料加工處理中硬化指數(shù)越高，抗疲勞性能就越好，材料的抗氣蝕性能也就會(huì)越好。

②材料的硬度。例如AISI304材質(zhì)的葉輪，氣蝕會(huì)使葉輪材料的加工硬化與變相誘發(fā)馬氏體鋼，這些變化會(huì)反過(guò)來(lái)阻止材料進(jìn)一步氣蝕。加工硬化與變相誘發(fā)馬氏體鋼的抗氣蝕性主要依靠葉輪材質(zhì)的硬度。

③晶粒大小的影響。葉輪采用金屬材料的晶粒尺寸越小抗氣蝕性能越好。金屬晶粒尺寸越小，細(xì)晶會(huì)使晶界變多，位錯(cuò)滑移受到阻礙，裂紋會(huì)在擴(kuò)展中受到阻力變大，磨蝕壽命延長(zhǎng)。

④晶體結(jié)構(gòu)影響。確定其他條件的情況下，抗氣蝕率是顯微結(jié)構(gòu)的函數(shù)。立方晶系中，體心立方晶格的金屬有較高的應(yīng)變速率敏感性，應(yīng)變速率上升時(shí)會(huì)引起快速的穿晶脆性斷裂與解理斷裂，會(huì)形成點(diǎn)蝕產(chǎn)生較大的磨損率。針對(duì)密排六方晶格的金屬，接近于理想的軸處于氣蝕環(huán)境時(shí)六個(gè)滑移系全部啟動(dòng)，快速變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)，吸收氣蝕應(yīng)力所做的功，這時(shí)磨損率會(huì)下降。針對(duì)面心立方晶格的金屬，滑移系很多，受高應(yīng)力作用下，會(huì)發(fā)生塑性流變。孕育期長(zhǎng)磨損率將會(huì)降低。氣蝕中發(fā)生FCC轉(zhuǎn)變會(huì)提高抗氣蝕性能。

流體物理特性方面的影響

流體為流通性對(duì)離心泵氣蝕的影響有：泵送流體的純凈度、pH值與電解質(zhì)濃度、溶解氣體量、運(yùn)動(dòng)粘度、溫度、汽化壓力和熱力學(xué)性質(zhì)。

①泵送流體純凈度的影響 流體中含有固體雜質(zhì)越多，會(huì)使氣蝕核子的數(shù)量變多，進(jìn)而加速氣蝕的發(fā)生與發(fā)展。

②PH值與電解質(zhì)濃度的影響。輸送極性介質(zhì)的離心泵與輸送非極性介質(zhì)的離心泵，氣蝕機(jī)理是不一樣的。輸送極性介質(zhì)的離心泵的氣蝕可能包括機(jī)械作用、化學(xué)腐蝕（一般和流體PH值有關(guān)）、電化學(xué)腐蝕（一般和流體電解質(zhì)濃度有關(guān)）；輸送非極性介質(zhì)的離心泵氣蝕損失可能只有機(jī)械作用。

③氣體溶解度的影響。經(jīng)國(guó)外研究表明流體內(nèi)溶解的氣體含量對(duì)于氣蝕核子的產(chǎn)生和發(fā)展起到促進(jìn)作用。

④液體的運(yùn)動(dòng)粘度影響。流體粘度越大流速就會(huì)越低，高壓區(qū)的氣泡數(shù)就會(huì)減小，氣泡破滅產(chǎn)生的沖擊強(qiáng)度就會(huì)減小。流體粘度越大，對(duì)于沖擊波削弱也會(huì)變大。流體粘度越低氣蝕損害越嚴(yán)重。

⑤溫度的影響。流體介質(zhì)在溫度中的改變會(huì)發(fā)生汽化壓力、氣體溶解度、表面張力等其他影響氣蝕的物理性質(zhì)的改變。溫度對(duì)氣蝕的影響較為復(fù)雜，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行判斷。

⑥汽化壓力的影響。經(jīng)研究表明汽化壓力的增高氣蝕損傷會(huì)升高后再降低。汽化壓力升高后流體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定氣泡數(shù)量也會(huì)升高，進(jìn)而引發(fā)氣泡破裂數(shù)量變多，沖擊波強(qiáng)度增大，氣蝕率也會(huì)上升。但是假如汽化壓力持續(xù)增大，氣泡數(shù)量到達(dá)一定值后，氣泡群會(huì)形成“層間隔”來(lái)阻止沖擊波，消減它的強(qiáng)度，氣蝕的破壞程度會(huì)降低。

⑦液體的密度和可壓縮性的影響。流體密度的增加，可壓縮性將會(huì)降低，氣蝕損失會(huì)增加。

⑧表面張力的影響。其他因素不變的情況下，流體表面張力降低可以減少氣蝕損傷。流體表面張力的減小，氣泡破滅產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度也會(huì)減弱會(huì)降低氣蝕速度。

氣蝕對(duì)離心泵工作時(shí)的影響由離心泵廠家總結(jié)。推薦閱讀：什么是便拆立式管道離心泵？