制藥過程中的汽蝕現(xiàn)象

導讀：

“汽蝕現(xiàn)象”是制藥行業(yè)經常發(fā)生的一個工程現(xiàn)象，此現(xiàn)象在高溫運行的注射用水和濃配輸送系統(tǒng)中尤為突出，如過熱水消毒時，常聽到泵腔內葉輪發(fā)生空轉并發(fā)出巨大的“嗡嗡”聲。下面就一起跟意凱乳化機小編來了解一下汽蝕現(xiàn)象的定義、危害、易發(fā)工況及解決辦法。

汽蝕現(xiàn)象的定義

通俗地講，泵在運轉中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進口稍后的某處）因為某種原因，抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產生大量蒸氣并形成氣泡，當含有大量氣泡的液體經過葉輪內的高壓區(qū)時，氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂，并形成“汽蝕現(xiàn)象”。

汽蝕現(xiàn)象的危害

“汽蝕現(xiàn)象”的危害非常大，在氣泡凝結破裂的同時，液體質點以很高的速度填充空穴，在此瞬間產生很強烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達每秒幾萬次，經過一段時期之后，金屬就會產生“疲勞”，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應力更加集中，葉片出現(xiàn)裂縫和剝落。在這同時，由于水和蜂窩表面間歇接觸之下，蜂窩的側壁與底之間產生電位差，引起電化腐蝕，使裂縫加寬，最后，幾條裂縫互相貫穿，達到完全蝕壞的程度（圖2.44)。

圖2.44汽蝕現(xiàn)象及其危害

汽蝕易發(fā)工況

容易發(fā)生泵體“汽蝕現(xiàn)象”的工況包括：

物料溫度過高，如過熱水滅菌的注射用水、高溫CIP液、高溫料液等；
系統(tǒng)出現(xiàn)真空狀況，如脫氧水系統(tǒng)；
隨著制藥用水的不斷消耗，罐內液位逐步降低而導致，如注射用水罐補水速度不夠而瞬時用水量很大導致液位的快速下降。

汽蝕現(xiàn)象公式分析

在工程行業(yè)，如下公式有助于分析泵體的“汽蝕現(xiàn)象”。NPSHa為實際工況值，NPSHa=A值(罐體壓力，一般為大氣壓）+B值（液位到泵進口的高度差）-C值（泵入口端管網阻力損失）-D值（一定溫度下水的飽和蒸汽壓）；NPSHr為泵體設計的氣蝕余量值，為泵體出廠固定值。通常情況下，當NPSHa<NPSHr時，系統(tǒng)會發(fā)生“汽蝕現(xiàn)象”；當NPSHa較NPSHr高0.6?1.Om時，離心泵不會發(fā)生“汽蝕現(xiàn)象”（圖2.45)。

圖2.45汽蝕現(xiàn)象原理圖

解決辦法

以注射用水過熱水滅菌時發(fā)生泵體汽蝕現(xiàn)象為例，采用如下方法將有助于合理解決注射用水泵體“汽蝕現(xiàn)象”的發(fā)生。

①增加A值。通入潔凈氣體給罐內加壓，保證罐體氣相壓力適當升高；泵體出口安裝誘導輪;罐底部安裝防璇渦擋板。
②增加5值。過熱水滅菌初期，適當調高罐內液位；適當降低泵體安裝高度；合理設計水機產能和儲罐容積，避免系統(tǒng)運行時出現(xiàn)水罐液位快速下降。
③減小C值。適當增加泵體入口端管徑；減少泵體入口端距離；保證輸送泵進口端管路平穩(wěn)，減少彎頭數(shù)量；適當降低泵體過熱水循環(huán)時的流速。
④減小D值。注射用水正常運行時，維持水溫在70~80°C，不要超過85°C為宜。

減小其實現(xiàn)象的裝置

誘導輪(圖2.46)是在泵軸前端加一個類似螺旋槳的裝置。誘導輪的主要作用包括增大輸送泵的進口端壓力、降低輸送泵的氣蝕余量值、在現(xiàn)有系統(tǒng)中使用誘導輪可以將汽蝕現(xiàn)象減小到最小、在新的系統(tǒng)中使用誘導輪可以最大限度地降低部件的高度并滿足現(xiàn)場安裝空間的局限。