氣穴(蝕) 氣穴是一類在工程上很重要的現(xiàn)象,在流動的液體中形成一些充滿蒸氣和氣體的氣穴,這些現(xiàn)象的成因如下:在液體中因流動使壓力P下降到低于該溫度下的飽和蒸氣壓力Pv,蒸氣便突然形成,由于從液態(tài)向氣態(tài)轉變過程體積增大很多,壓力又重新上升,蒸氣凝結并把氣穴填滿,以后氣穴崩潰、瓦解,發(fā)出猛烈的噪聲。氣穴使流體流動失常,流量計給出錯誤的示值,并且有時還會毀壞檢測件,產(chǎn)生所謂氣蝕現(xiàn)象。有些流量計,如渦輪流量計、渦街流量計在測量液體流量時,其流量上限值受氣蝕現(xiàn)象的限制,這時要特別注意其背壓是否已下降到飽和蒸氣壓的范圍內。
氣穴用無量綱參數(shù)氣穴數(shù)來表征
入=(P-Pv)/(1/2pv2)
式中 入 — 氣穴數(shù);
P — 流體靜壓,Pa;
Pv — 流體飽和蒸氣壓,Pa;
p — 流體密度,kg/m3;
v — 流體平均流速,m/s。
氣穴發(fā)生的地點是在流速最大,靜壓最低的位置,如圖所示。
圖上示出了測量三個壓力的位置,在最小流通截面②處,上游壓力p1減小到最小值p2,在此位置流速則達最大值,氣穴數(shù)降到最小值,如果此時降低到初始氣穴數(shù)入c,則氣穴即開始形成。位置⑧處流體壓力又恢復到接近上游壓力,它與上游壓力的差值就是檢測件的壓力損失,壓力損失的大小與檢測件形狀及流體物性有關,各種流量計差別很大。下表為一些流量檢測件的初始氣穴數(shù)。為了防止產(chǎn)生氣穴需要計算流量計的最小允許背壓
(p3)min=A(p1 - p2)+ Bpv (2.39)
式中 A,B —常數(shù),由實驗確定;
(p3)min —最小允許背壓。
|