影響離心泵（bèng）氣蝕的因素是設計與使用離心（xīn）泵（bèng）所必須考（kǎo）慮的問（wèn）題，近（jìn）年來（lái）國內外對其進行（háng）了大量的（de）研究。但由於研究的側重點不同，且大多（duō）都是針（zhēn）對影響（xiǎng）離心泵氣蝕的某（mǒu）一參數進行的研究（jiū），造成研（yán）究成果較（jiào）為（wéi）分散（sàn），且（qiě）部分觀點之間相互矛盾。本文綜合國內外（wài）大量文獻，對離心泵氣蝕影（yǐng）響因素的相關研究結（jié）果進行比較、分析，得出目前（qián）較為全麵的影響離心（xīn）泵氣蝕的主要因素。

臥式管道泵

1、流體物理特性方麵的影響

流體物（wù）理特性對離心泵氣蝕的影響主要包括：所（suǒ）輸送流體的純淨度、pH值和電解質濃度、溶解氣體量、溫度、運動黏度、汽化（huà）壓力及熱力學性質。

(1)純淨度(所含固體（tǐ）顆粒物濃度（dù）)的影響 流體（tǐ）中所含固體雜質越多，將導致氣蝕核子的數量增多。從而加速氣蝕的發生與發（fā）展。

(2)pH值和電解質濃（nóng）度的影響（xiǎng） 輸送極性介質的離心泵(如一般的水泵)與輸送非極性介質的離心泵(輸送苯、烷烴等有機物（wù）的泵)，其氣蝕機理是不同（tóng）的。輸送極性介質的離心泵的氣蝕損傷可能包括機（jī）械作用（yòng）、化（huà）學腐蝕(與流（liú）體PH值有關（guān）)、電（diàn）化學腐（fǔ）蝕(與（yǔ）流體電解質濃度（dù）有關);而輸送非極性介質的離心泵（bèng）的氣蝕損傷可能隻有機械作用。

(3)氣體溶解度的（de）影響 國外研究表明流體內溶解的氣體含量對氣蝕核（hé）子的產生與發展起到（dào）促進作用。

(4)氣化壓力的影響 研究表明隨著氣化壓力的增高，氣蝕損傷（shāng）先升高（gāo）後降低（dī）。因為隨著氣化（huà）壓力的升（shēng）高，流體內（nèi）形（xíng）成的不穩定氣泡（pào）核的數量也（yě）不斷升高，從而引起氣泡破裂數（shù）量的增（zēng）多，衝擊波強度增大，氣蝕率上升。但如果氣化壓力繼續增大，使氣泡數增加到一定限度，氣泡群形成一種“層間隔（gé）”的作用，阻止了衝擊波行（háng）進，削弱（ruò）其強度，氣蝕的破壞程（chéng）度反而會逐漸降低。

(5)溫度的影響 在流體中溫度的改變將（jiāng）導致氣化壓力、氣體溶解度、表（biǎo）麵張力等其他影響氣（qì）蝕的物理性質出現較大（dà）改變（biàn）。由此可見，溫度對氣蝕的影響機製較為複雜，需結合實際情況進行判斷。

(6)表麵張力的影響（xiǎng） 當（dāng）其他因素保持（chí）不變，降低流體表麵（miàn）張力（lì）可以減少氣（qì）蝕損傷。因為隨著流體表麵張力的減小，氣泡潰滅所產生衝擊波的強度減弱，氣蝕速率降低。

(7)液體黏度的影響 流體黏度越大，流速越低（dī），達到高壓（yā）區的氣泡（pào）數越少，氣泡破滅所產生衝擊波（bō）的強度就減小（xiǎo）。同時，流體黏度越大，對衝擊波削弱（ruò）也越大（dà）。因此（cǐ），流（liú）體的黏度越低，氣蝕損傷越嚴重。

(8)液體的可壓縮性和（hé）密度的影響（xiǎng） 隨著流體密度的增加，可壓縮性降低，氣蝕（shí）損失增（zēng）加。

2、過流部件材質特性方麵的影響

由於（yú）泵的氣蝕損傷主要體現為對過流（liú）部件材質的損壞。因（yīn）此（cǐ），過流部件的材料性能也將在一定程度（dù）上對離心泵的氣蝕產生影響，采用抗氣蝕性能良好的材料（liào）製造過（guò）流部件是減（jiǎn）少離心泵氣蝕（shí）影響的有效（xiào）措（cuò）施。

(1)材料的硬度 以AISI304材質的葉輪為例，氣蝕會造成葉輪材（cái）料的加（jiā）工硬化和相變誘發馬氏體鋼，這種變化將反過來阻止材料的進一步氣蝕。而加工硬化和相變誘（yòu）發馬（mǎ）氏體鋼的抗氣蝕性（xìng）主要依賴於葉輪材質的硬度。

(2)加工硬化與抗疲勞性能 材料加工硬化指數（shù）越高，抗疲勞性能越好，則材料抗氣蝕（shí）性能越（yuè）好。

(3)晶體結構的影響 在其他（tā）條（tiáo）件確定的情（qíng）況下，抗氣蝕率是顯微結構的函數。在立方晶（jīng）係中，由於體（tǐ）心立方晶格的金屬具有較高的應變速（sù）率敏感性，當應變速率上升時，會引起快（kuài）速的穿晶脆性斷裂和解理斷裂，並（bìng）導致點蝕形成，從而產生較大的磨蝕率。對於密排六方晶格的金屬，當接（jiē）近於理想的軸（zhóu）比且處於氣蝕環境時，六個滑移係全部開動，迅速轉變成穩定態FCC，吸收氣蝕應力所做的功（gōng），使磨蝕率下降。對（duì）於麵心立方晶格的金屬，滑移係（xì）較多，在高應（yīng）力作用下，將發生塑性流變。因此，孕育期長，磨（mó）蝕率降低。總之，在氣蝕過程中，發生由BCC向HCP或FCC向HCP轉變，都將提高抗氣蝕性。

(4) 晶粒大小的影響 葉輪所使用金（jīn）屬材料的晶粒尺寸越小，抗氣蝕性能越好。因為金屬的晶粒尺寸越小，細晶使晶界增多，位錯滑移受阻，裂（liè）紋在擴展中受阻力增大，延（yán）長（zhǎng）了（le）磨（mó）蝕壽（shòu）命。

3、離心泵結構設計方麵的影響

在離心泵結構設計方麵對泵氣蝕特性起主要影響（xiǎng）的可以分為泵（bèng）體設計（jì）和葉輪設（shè）計兩個方麵。研究表明影響離心泵氣蝕（shí）性能（néng）的直接因（yīn）素是葉輪進口（kǒu）的（de）局部流動均勻性，因此葉輪結構設計比泵體的設計對離心泵氣蝕的影響大，是主要影響因（yīn）素（sù）。

(1)葉輪（lún）結構對離心泵氣蝕性能的影響

離心泵葉輪結構對泵的氣蝕性能有著重要的影響，合理的葉輪結構可以改（gǎi）善泵的氣（qì）蝕性能。

1)葉片進口厚度。葉片的排擠作（zuò）用使得進口處流體速度增加而產生壓力損失（shī）。選擇較小的葉片進口（kǒu）厚度，可以減少葉片對液流（liú）的衝擊，增大葉片進口處的過流麵（miàn）積，減少葉片的排擠，從而降低葉片進（jìn）口的絕對速度和（hé）相對速（sù）度，提高泵的抗氣（qì）蝕性能。

2)葉輪進口流道表麵粗糙度。離心泵（bèng）的葉輪進口流道的表麵粗糙度可（kě）以分為二類：一類是孤立粗糙突體(如明顯的突出流道（dào）表麵的夾渣或明顯的機加工與非加工過渡棱等)，另一（yī）類是（shì）沿整個表麵某（mǒu）一部份均勻分布的（de）粗糙（cāo）突體。研究（jiū）表明孤立粗糙突體會在液流中引起（qǐ）額（é）外的衝（chōng）擊（jī）和漩渦，因此沿整個表麵均勻分布的（de）粗糙突體與同樣高度（dù）的孤立粗（cū）糙突體比較，其氣蝕發生的危險性（xìng）要小得多。由此可見，對粗（cū）糙流道的表麵，尤其是存在孤立粗糙突體的表麵，進行必要的打磨是提（tí）高離心泵抗氣蝕性能（néng）的有效措施。

3)葉（yè）片進口喉部麵積。葉片進（jìn）口的喉部麵積對離（lí）心泵氣蝕（shí）性能的影響非常之大。如果葉片入口喉部麵積（jī）較小，即使葉片進口處過（guò）流麵（miàn）積與葉輪進口斷麵麵（miàn）積之比設計（jì）的較為合理，但仍舊很可能（néng）無法達到理想的氣蝕性能。葉輪葉（yè）片進口喉部麵積過小（xiǎo），將導致葉片進口液流的絕對速（sù）度（dù）增大，從而造成離心泵抗氣蝕性能下降。

4)葉片數。離心泵葉輪（lún）內葉（yè）片（piàn）的數量對於泵的揚程（chéng）、效率、氣蝕性能都有較大影響。固（gù）然，采用較少的（de）葉輪葉片數量能減少的摩擦麵，製造簡單，但是它對流體的導向作用卻變差（chà）了;而采用較多的葉片數可以減少葉片負荷，改（gǎi）善初生氣蝕特性，但（dàn）是葉片數過（guò）多會造成排擠程度的增加，並使相鄰葉片之間的寬度減小，從而容易形成汽泡群（qún）堵塞流道，致使機泵氣蝕性能變差。因此，在選擇葉輪葉片數時，一方麵要盡量減（jiǎn）少（shǎo）葉片的排擠與摩擦麵，另一方麵又（yòu）要使葉道有足夠的長度，以保證液流的（de）穩定性和（hé）葉片對液體的充分作用。目前，對於葉片數（shù）的取（qǔ）值並沒有一個確定的、公認的規則。但大（dà）量的研究表明，針（zhēn）對具體的（de）離心泵設（shè）計，應用CFD流場數值模擬的方法可以有效的確定葉輪葉片數的最佳範圍。

(2)葉輪吸入（rù）口參（cān）數對離心泵氣蝕性能的影（yǐng）響

葉輪吸入口參數即（jí）決定葉輪葉片進口麵積的相關結構參數，其包括：葉（yè）片進口衝（chōng）角、葉輪進口直（zhí）徑、葉（yè）片進（jìn）口流道寬度以及輪轂直徑。

1)葉片進口衝（chōng）角（jiǎo）Δβ一般取正衝角(3°~10°)。由於采用正（zhèng）衝角，增大了葉片（piàn）進口角，從（cóng）而（ér）能夠有效減小葉片的彎曲，增（zēng）大葉片進口過流麵積，減小葉片的排擠。這（zhè）些因素都將減小v0和ω0，提高泵的抗氣蝕性能。並且離心泵的流量增加時，進口相對液流角（jiǎo）增大，采用正衝角可以避免（miǎn）泵在大流量下運轉時出現負衝角，造成λ2急劇上升(如下圖所示)。大量研究表明增大葉片進口角（jiǎo），保持（chí）正衝角，能提高泵（bèng）的抗氣蝕性能，而（ér）且對效率影響不大。但衝角的選（xuǎn）擇對離心泵的抗氣蝕性能則存在一個最優值，並（bìng）不是衝角越大越好，應結合（hé）實際情況進行分析、選擇。

2)葉輪進口直徑。在流量恒定的情況下，葉輪進口處（chù）液流的絕對速（sù）度和相對速度都是吸入管徑（jìng）的函數。因此，對於提高離心泵的抗氣（qì）蝕特性，葉輪（lún）進口直徑（jìng）存在一個最佳值。當葉輪進口直（zhí）徑小於此最佳值時，隨著葉輪直徑的增大，進口處的流速（sù）減小，離心泵（bèng）氣蝕性能不斷提高。但（dàn）當（dāng）葉輪直徑的取值超過（guò）最佳值之（zhī）後，對於給定流量來說，隨著（zhe）進口直徑的增大，在葉輪進口（kǒu）部分將形成停滯區和（hé）反（fǎn）向流，使離心泵（bèng）氣蝕性能逐漸惡化。

3)葉片進口流道寬度。在離心泵的工況不變（biàn）的情況下，增大（dà）葉片進口（kǒu）處流道的寬度會使液流絕對速度的軸麵分速度減小，從而改善離（lí）心泵的氣蝕特性，並且對離心泵的水力效率和容積效率影響較小。

4)輪轂直徑。減小葉輪的輪轂直徑會增大葉（yè）輪流道的實際進口麵積，從而使離心泵的氣蝕性能得（dé）到改善。

5)葉輪前蓋板的曲率半（bàn）徑。流體在流經離心泵（bèng）吸入口至葉輪進口處時，由於（yú）流道收縮，流體流速增加，從而產生一定的（de）壓力損失（shī）。同時（shí），由於在此（cǐ）過程中流（liú）體流動（dòng）的方（fāng）向（xiàng）由軸向變為徑向，因（yīn）轉彎處流場不（bú）均勻也會產生一部分壓力損失。可見（jiàn）葉輪前蓋（gài）板曲率半徑的大小直接影響著壓力損失的大小，進而影響著離心泵的氣蝕特（tè）性。采用較大的（de）曲率半（bàn）徑可減弱前蓋（gài）處液流轉彎（wān）處流速的變化，使流速均勻平穩，改善離心泵氣蝕性能。