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)，離心泵沒有自吸能力，離心泵無法泵送液體。氣蝕對離心泵工作時的影響可以分為三點，離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的影響、過流部件材質(zhì)的影響、流體物理特性方面的影響。

離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的影響

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

1.結(jié)構(gòu)對離心泵氣蝕的影響

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

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

③葉片進口面積。葉片進口面積對離心泵氣蝕性能影響較大。假如葉片入口面積過小，即便葉片進口處過流面積和葉輪進口斷面面積設(shè)計較為合理，任然可能無法達到理想的氣蝕性能。葉輪葉片進口面積過小會使葉片進口液流的速度增加，進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)量對離心泵的揚程、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，制造過程比較簡單，但會對流體的導(dǎo)向作用有影響；使用較多的葉片數(shù)量可以減少葉片負荷，氣蝕特性可以得到改善，但是葉片數(shù)量過多會使排擠程度增加，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，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度，可以確保流體的穩(wěn)定性與葉片對液體介質(zhì)的充分作用。葉片數(shù)的數(shù)值并沒有確定的規(guī)則，經(jīng)過反復(fù)研究表明，對于離心泵的設(shè)計可以采用CFD流體力學(xué)計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口面積的相關(guān)參數(shù)，其中包含：葉片進口沖角、葉輪進口直徑、葉片進口流道寬度和輪毅直徑。

①葉輪葉片進口沖角一般采用正沖角。使用正沖角可以增大葉片進口角，進而減少葉片的彎曲，葉片進口過流面積增大，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，進口相對流體角度增大，使用正沖角可以避免離心泵在大流量下運行時出現(xiàn)負沖角。經(jīng)過反復(fù)實踐表明葉片進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，效率也不會有很大影響。沖角的選擇對離心泵的抗氣蝕性能存在一個較優(yōu)值，不是說沖角越大越好，而是要進行合理分析與選擇。

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

③葉輪葉片進口流道寬度。水泵在工況不變的情況下，葉片進口處流道寬度的增大會使液體流速的減小，進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。葉輪輪毅減小時直徑會增大葉輪流道的實際進口面積，進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)過離心泵吸入口到葉輪進口處時，流道會收縮，流體流速會增加，進而產(chǎn)生一定的壓力損失。在這過程中，流體流動的方向會由軸向變成徑向，轉(zhuǎn)彎處流場不均勻也會形成一部分壓力損失。葉輪前蓋板曲率半徑的大小會影響壓力損失的大小，進而對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。

過流部件材質(zhì)的影響

離心泵氣蝕主要體現(xiàn)過流部件材質(zhì)的損壞。過流部件的材質(zhì)性能也會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制造過流部件，可以減少氣蝕對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越好。

②材料的硬度。例如AISI304材質(zhì)的葉輪，氣蝕會使葉輪材料的加工硬化與變相誘發(fā)馬氏體鋼，這些變化會反過來阻止材料進一步氣蝕。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，細晶會使晶界變多，位錯滑移受到阻礙，裂紋會在擴展中受到阻力變大，磨蝕壽命延長。

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)變速率上升時會引起快速的穿晶脆性斷裂與解理斷裂，會形成點蝕產(chǎn)生較大的磨損率。針對密排六方晶格的金屬，接近于理想的軸處于氣蝕環(huán)境時六個滑移系全部啟動，快速變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)，吸收氣蝕應(yīng)力所做的功，這時磨損率會下降。針對面心立方晶格的金屬，滑移系很多，受高應(yīng)力作用下，會發(fā)生塑性流變。孕育期長磨損率將會降低。氣蝕中發(fā)生FCC轉(zhuǎn)變會提高抗氣蝕性能。

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、運動粘度、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，會使氣蝕核子的數(shù)量變多，進而加速氣蝕的發(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械作用。

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

④液體的運動粘度影響。流體粘度越大流速就會越低，高壓區(qū)的氣泡數(shù)就會減小，氣泡破滅產(chǎn)生的沖擊強度就會減小。流體粘度越大，對于沖擊波削弱也會變大。流體粘度越低氣蝕損害越嚴重。

⑤溫度的影響。流體介質(zhì)在溫度中的改變會發(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。溫度對氣蝕的影響較為復(fù)雜，需要結(jié)合實際情況進行判斷。

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升高后再降低。汽化壓力升高后流體內(nèi)會出現(xiàn)不穩(wěn)定氣泡數(shù)量也會升高，進而引發(fā)氣泡破裂數(shù)量變多，沖擊波強度增大，氣蝕率也會上升。但是假如汽化壓力持續(xù)增大，氣泡數(shù)量到達一定值后，氣泡群會形成“層間隔”來阻止沖擊波，消減它的強度，氣蝕的破壞程度會降低。

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

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)生的沖擊波強度也會減弱會降低氣蝕速度。

氣蝕對離心泵工作時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？