什么是空化？其成因是什么？

一、什么是空化？

空化是指液体在局部压力降到其饱和蒸汽压以下时，液体发生汽化形成气泡，这些气泡在随后的高压区又迅速塌陷（破裂）并消失的现象。

你可以把它理解为：

液体中的“沸腾”不是因为温度升高，而是因为压力太低，于是局部出现了许多“气泡”，这些气泡被后续的高压迅速压碎。

这种气泡的生成和破裂过程非常剧烈，会伴随强烈的冲击波和局部高温，对设备造成严重破坏。

二、空化的成因

空化产生的根本原因是局部压力低于液体的饱和蒸汽压。常见诱因有：

1. 流速过快 → 静压下降根据伯努利方程：流速增加会导致压力下降，如果降到饱和蒸汽压以下就会空化。
   • 典型场景：泵的吸入口、螺旋桨叶片背面、节流阀狭窄处。
2. 泵吸入口安装过高 → 入口压头不足液面与泵入口之间的压差不足，泵吸入口压力太低，形成空化。
3. 液体温度高 → 饱和蒸汽压升高液体越热越容易气化，即使压力下降不多也会形成空化。
4. 局部阻力大 → 压降明显弯管、阀门、叶片几何形状不合理都会引起压力骤降，导致空化。

三、空化的危害

空化不仅仅是“气泡”，它对设备的破坏非常严重：

• 机械破坏：气泡塌陷产生的微射流冲击金属表面，造成材料剥蚀、点蚀，设备表面出现蜂窝状坑洞。
• 振动和噪声：气泡爆裂引发的冲击波会让泵或螺旋桨产生噪声和强烈振动。
• 性能下降：泵或推进器的流量、扬程、效率明显下降，甚至引起失效。

四、简单类比

想象一下你在烧水，水到了沸点就会冒泡。但如果把水放到真空中，它在常温下也会沸腾。

空化就类似于“被强行拉成真空”的局部沸腾，只不过这种沸腾非常局部、快速、剧烈，而且气泡很快又被“挤碎”。

五、如何防止空化（简要）

• 保证足够的入口压力（提高液面高度、降低吸入管阻力）。
• 降低液体温度，避免接近饱和状态。
• 优化泵叶片、阀门、管道设计，避免局部压力过低。
• 选用抗空化材料，提高耐蚀性。