任何一种液体在恒定的压力下加热,当液体的温度升高到某一温度时,就会开始汽化,形成气泡,这称为沸腾。而当液体温度一定、降低压力到某一临界压力时,也会汽化,同时溶解于液体中的气体析出,形成汽泡(又称空泡、空穴)。如水流流经局部收缩的文吐利管时,沿流动方向的压力变化如图1a所示。因此,若逐渐增加流量,当流速足够大时,会使收缩截面上的压力降低到临界值(对普通水而言,其临界值大体上等于相应温度下的汽化压力),从而在喉部开始汽化,形成空穴。又如绕流翼型时,翼型表面压力分布如图1b所示,将翼型放在封闭的水洞中,增加绕流速度或降低整个水洞的压力,当翼型背面**压力处的压力降低到某一临界值时,将在此首先出现汽泡。汽泡随水流运动到压力较高的地方后,泡内的蒸汽重新凝结,汽泡溃灭。伴随着空泡产生、发展和溃灭,还会产生一系列的物理和化学变化。这种由于压力的变化而导致的液流内的空泡的产生、发展和溃灭过程以及由此而产生的一系列物理和化学变化,称为空化。
叶片式水泵中也会发生空化。在水力机械中,空化是一种非常有害的现象。空泡的产生和发展改变了流道内的速度分布,会导致效率下降,水轮机的功率减少、泵的扬程降低,引起机器的振动。空化发展到一定的程度时,可使水泵完全不能正常工作。空泡溃灭的过程如果发生在固壁表面,会使材料受到破坏。这种由空化引起的材料破坏,称为空蚀。空化与空蚀是肯富来水泵提高能量指标的**主要的障碍。
图1:液体中空化区的形成
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