汽蝕和閃蒸
汽蝕是材料在液體的壓力和溫度達到臨界值時產生的一種破壞形式,分為閃蒸和空化兩個階段。閃蒸是一種非常快速的轉變過程,當流體流經調節閥時,由于閥座和閥瓣形成局部收縮的流通面積,產生局部阻力,使流體的壓力和速度發生變化(見圖1) 。當壓力為P1 的流體流經節流孔時,流速突然急劇增加,靜壓驟然下降,當孔后壓力P2 在達到該流體所在情況下的飽和蒸汽壓力Pv 前,部分流體汽化成氣體,產生氣泡,形成氣液兩相共存現象,稱為閃蒸階段,可見它是一種系統現象。調節閥不能避免閃蒸的產生,除非系統條件改變。而當閥門中液體的下游壓力又升回來,且高于飽和壓力時,升高的壓力壓縮氣泡,使之突然破裂,稱為空化階段。在空化過程中飽和氣泡不再存在,而是迅速爆破變回液態。由于氣泡的體積大多比相同的液體體積大。所以說,氣泡的爆破是從大體積向小體積的轉變。空化是一種從液態→飽和→液態的轉變過程,它不同于閃蒸現象。
汽蝕過程中氣泡破裂時所有的能量集中在破裂點上,產生幾千牛頓的沖擊力,沖擊波的壓力高達2 ×103 MPa ,大大超過了大部分金屬材料的疲勞破壞*限。同時,局部溫度高達幾千攝氏度,這些過熱點引起的熱應力是產生汽蝕破壞作用的主要因素。閃蒸產生侵蝕破壞作用,在零件表面形成光滑的磨痕。汽蝕如同砂子噴在零件表面一樣,將零件表層撕裂,形成粗糙的渣孔般的外表面。在高壓差惡劣條件下,*硬的閥瓣和閥座也會在很短時間內遭到破壞,發生泄漏,影響閥門的使用性能。同時汽蝕過程中,空化時氣泡破裂釋放出巨大的能量,引起內部零件的振動,產生高達10 kHz 的噪聲,氣泡越多,噪聲越嚴重。
