1. Khái niệm xâm thực (Cavitation)
Xâm thực là hiện tượng hình thành và sụp đổ đột ngột của các bọt hơi trong chất lỏng, xảy ra khi áp suất cục bộ tại vị trí nào đó trong bơm giảm xuống thấp hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng tại nhiệt độ làm việc.
Khi bọt hơi di chuyển đến vùng có áp suất cao hơn, chúng bị nén và sụp đổ, tạo ra sóng xung kích mạnh tác động lên bề mặt kim loại.
\[P_{\text{local}} < P_{\text{vap}}\]
trong đó:
-
\(P_{\text{local}}\): áp suất cục bộ tại tâm hút hoặc trong bánh công tác
-
\(P_{\text{vap}}\): áp suất hơi bão hòa của chất lỏng tại nhiệt độ bơm
Hình 1 : Áp suất cục bộ tại cửa hút hoặc vị trí nào đó trong bơm giảm xuống thấp hơn áp suất hơi bão hòa của chất lỏng tại nhiệt độ làm việc
2. Cơ chế hình thành xâm thực
Quá trình gồm 3 giai đoạn:
-
Hình thành bọt hơi: Ở vùng tâm hút hoặc mặt sau cánh công tác, vận tốc dòng tăng cao → áp suất tĩnh giảm → hình thành bọt khí.
-
Di chuyển: Các bọt hơi bị dòng chất lỏng cuốn trôi vào vùng có áp suất cao hơn.
-
Sụp đổ: Khi gặp áp suất lớn hơn áp suất hơi bão hòa, bọt hơi sập lại nhanh chóng → tạo sóng xung kích, nhiệt độ và áp lực tại chỗ có thể đạt vài nghìn atm.
3. Dấu hiệu nhận biết xâm thực
-
Âm thanh: tiếng lách tách như sỏi va chạm hoặc tiếng “sôi” bất thường trong bơm.
-
Rung động: bơm rung mạnh, đặc biệt ở thân và gối đỡ.
-
Lưu lượng & cột áp giảm: hiệu suất bơm giảm dần.
-
Ăn mòn – rỗ bề mặt: xuất hiện các vết rỗ dạng tổ ong trên bánh công tác.
4. Ảnh hưởng của xâm thực
-
Hư hỏng cơ khí: ăn mòn xói mòn mạnh bánh công tác, vỏ bơm.
-
Giảm hiệu suất: lưu lượng, cột áp và công suất bơm giảm rõ rệt.
-
Tăng rung động – tiếng ồn: làm hỏng ổ bi, phớt, trục.
-
Tuổi thọ ...