制藥過程中的汽蝕現(xiàn)象

導(dǎo)讀：

“汽蝕現(xiàn)象”是制藥行業(yè)經(jīng)常發(fā)生的一個工程現(xiàn)象，此現(xiàn)象在高溫運(yùn)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(nèi)葉輪發(fā)生空轉(zhuǎn)并發(fā)出巨大的“嗡嗡”聲。下面就一起跟意凱乳化機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)中，若其過流部分的局部區(qū)域（通常是葉輪葉片進(jìn)口稍后的某處）因?yàn)槟撤N原因，抽送液體的絕對壓力降低到當(dāng)時溫度下的液體汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生大量蒸氣并形成氣泡，當(dāng)含有大量氣泡的液體經(jīng)過葉輪內(nèi)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(jié)破裂的同時，液體質(zhì)點(diǎn)以很高的速度填充空穴，在此瞬間產(chǎn)生很強(qiáng)烈的水擊作用，并以很高的沖擊頻率打擊金屬表面，沖擊應(yīng)力可達(dá)幾百至幾千個大氣壓，沖擊頻率可達(dá)每秒幾萬次，經(jīng)過一段時期之后，金屬就會產(chǎn)生“疲勞”，金屬表面開始呈蜂窩狀，隨之應(yīng)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(cè)壁與底之間產(chǎn)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(dá)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：

1. 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；
2. 系統(tǒng)出現(xiàn)真空狀況，如脫氧水系統(tǒng)；
3. 隨著制藥用水的不斷消耗，罐內(nèi)液位逐步降低而導(dǎo)致，如注射用水罐補(bǔ)水速度不夠而瞬時用水量很大導(dǎo)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(shí)際工況值，NPSHa=A值(罐體壓力，一般為大氣壓）+B值（液位到泵進(jìn)口的高度差）-C值（泵入口端管網(wǎng)阻力損失）-D值（一定溫度下水的飽和蒸汽壓）；NPSHr為泵體設(shè)計(jì)的氣蝕余量值，為泵體出廠固定值。通常情況下，當(dāng)NPSHa<NPSHr時，系統(tǒng)會發(fā)生“汽蝕現(xiàn)象”；當(dāng)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(nèi)加壓，保證罐體氣相壓力適當(dāng)升高；泵體出口安裝誘導(dǎo)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(dāng)調(diào)高罐內(nèi)液位；適當(dāng)降低泵體安裝高度；合理設(shè)計(jì)水機(jī)產(chǎn)能和儲罐容積，避免系統(tǒng)運(yùn)行時出現(xiàn)水罐液位快速下降。
• ③減小C值。適當(dāng)增加泵體入口端管徑；減少泵體入口端距離；保證輸送泵進(jìn)口端管路平穩(wěn)，減少彎頭數(shù)量；適當(dāng)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(yùn)行時，維持水溫在70~80°C，不要超過85°C為宜。

 

減小其實(shí)現(xiàn)象的裝置

誘導(dǎo)輪(圖2.46)是在泵軸前端加一個類似螺旋槳的裝置。誘導(dǎo)輪的主要作用包括增大輸送泵的進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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。

圖2.46誘導(dǎo)輪