空蝕破壞除垢

A. 防止泄水建築物空蝕破壞的防治措施有哪些

在可能發生空蝕破壞處設置摻氣坎，摻氣槽等摻氣抗蝕設施

B. 空蝕名詞解釋

空蝕即氣蝕。
氣蝕（cavitation；cavitation erosion）又稱穴蝕。流體在高速流動和壓力變化條件下，與流體接觸的金屬表面上發生洞穴狀腐蝕破壞的現象。常發生在如離心泵葉片葉端的高速減壓區，在此形成空穴，空穴在高壓區被壓破並產生沖擊壓力，破壞金屬表面上的保護膜，而使腐蝕速度加快。氣蝕的特徵是先在金屬表面形成許多細小的麻點，然後逐漸擴大成洞穴。

C. 水輪機汽蝕侵蝕的特徵是什麼

水輪機的
是水流在能量轉換過程中產生的一種特殊現象。大約在本世紀初，發現輪船的高速金屬螺旋槳在很短時間內就被破壞，後來在水輪機中也發生了轉輪葉片遭受破壞的情況，
就開始被人們發現和重視。

水輪機的工作介質是液體。液體的質點並不象固體那樣圍繞固定位置振動，而是質點的位置遷移較容易發生。在常溫下，液體就顯示了這種特性。液體質點從液體中離析的情況取決於該種液體的汽化特性。例如，水在一個標准大氣力作用下，溫度達到100℃時，發生沸騰汽化，而當周圍環境壓力降低到0.24mH2O時，
即可發生。

由於液體具有汽化特性，則當液體在恆壓下加熱，或在恆溫下用靜力或動力方法降低其周圍環境壓力，都能使液體達到汽化狀態。但在研究空化和空蝕時，對於由這兩個不同條件形成的液體汽化現象在概念上是不同的。任何一種液體在衡定壓力下加熱，當液體溫度高於某一溫度時，液體開始汽化，形成汽泡，這稱為沸騰。當液體溫度一定時，降低壓力到某一
時，液體也會汽化或溶解於液體中的空氣發育形成空穴，這種現象稱為空化。
我們以前通常所講的
，實際上包括了空化和空蝕兩個過程。空化乃是在液體中形成空穴使液相流體的連續性遭到破壞，它發生在壓力下降到某一臨界值的流動區域中。在空穴中主要充滿著液體的蒸汽以及從溶液中析出的氣體。當這些空穴進入壓力較低的區域時，就開始發育成長為較大的氣泡，然後，氣泡被流體帶到壓力高於臨界值的區域，氣泡就將潰滅，這個過程稱為空化。空化過程可以發生在液體內部，也可以發生固定邊界上。空蝕是指由於空泡的潰滅，引起過流表面的材料損壞。在空泡潰滅過程中伴隨著機械、電化、熱力、化學等過程的作用。空蝕是空化的直接後果，空蝕只發生在固體邊界上。

根據對
的多年觀測，認為空化和空蝕破壞主要是機械破壞，化學和電化作用是次要的。在機械作用的同時，化學和電化腐蝕加速了機械破壞過程。空化和空蝕在破壞開始時，一般是金屬表面失去光澤而變暗，接著是變毛糙而發展成麻點，一般呈針孔狀，深度在1~2mm以內；再進一步使金屬表面十分疏鬆成海綿狀，也稱為蜂窩狀深度為3mm到幾十毫米。汽蝕嚴重時，可能造成水輪機葉片的穿孔破壞。空化和空蝕的存在對水輪機運行極為不利，其影響主要表現在以下幾方面：
1．破壞水輪機的過流部件，如導葉、轉輪、轉輪室、上下止漏環及尾水管等。
2．降低水輪機的出力和效率，因為空化和空蝕會破壞水流的正常運行規律和能量轉換規律，並會增加水流的漏損和水力損失。
3．空化和空蝕嚴重時，可能使機組產生強烈的振動、噪音及負荷波動，導致機組不能安全穩定運行。
4．縮短了機組的檢修周期，增加了機組檢修的復雜性。空化和空蝕檢修不僅耗用大量鋼材，而且延長工期，影響電力生產。

D. 影響水泵的空蝕有哪些因素

吸出高度，揚程，氣蝕系數，製造質量和葉輪材質。

E. 「空化和空蝕對金屬材料表面的侵蝕破壞過程表現是什麼樣」

空化和空蝕對金屬材料表面的侵蝕破壞過程表現，
空化致使材料剝蝕，機械效率降低，並產生振動和雜訊，
空蝕使得金屬變形和材料剝蝕。

F. 氣蝕的空蝕機理

由於氣蝕涉及流動動力學條件、機械沖擊、過流部件材料種類與成分以及材料表面與液體的電化學交互作用等諸多方面，其損傷機理相當復雜，對於不同的材料、不同的實驗條件，往往得到不同的結論。存在以下幾種氣蝕損傷機理。 Chert等人提出了一種新觀點，認為氣蝕是在氣泡形成過程中產生，而氣泡潰滅時不產生氣蝕。據報道，採用高速攝影技術觀察氣泡形成過程．通過分析氣泡產生的數量(3×107個/(cmZ·s))和真正對材料表面產生氣蝕破壞的氣泡數量(1/30000)及氣蝕沖擊間隔(100min)推斷，過流部件表面金屬材料的破壞主要是由於一種強大猛烈的沖擊渡，而不是由金屬材料疲勞破壞造成。總之，在大量涉及到氣蝕作用下材料損傷特性的文獻中，關於氣蝕的損傷機理眾說紛紜，莫衷一是，有時甚至相互矛盾。在研究和對比不同材料的氣蝕機理時，應特別關注實驗所採用的方法，因為對不同的氣蝕實驗方法得到的氣蝕損傷機理往往並不相同，並且氣蝕實驗尤其是超聲振動實驗與實際流體中產生的氣蝕條件存在較大差距。
減少氣蝕的有效措施是防止氣泡的產生。首先應使在液體中運動的表面具有流線型，避免在局部地方出現渦流，因為渦流區壓力低，容易產生氣泡。此外，應當減少液體中的含氣量和液體流動中的擾動，也將限制氣泡的形成。
選擇適當的材料能夠提高抗氣蝕能力。通常強度和韌性高的金屬材料具有較好的抗氣蝕性能，提高材料的抗腐蝕性也將減少氣蝕破壞。

G. 什麼是水輪機氣蝕

水輪機的空化現象是水流在能量轉換過程中產生的一種特殊現象。大約在本世紀初，發現輪船的高速金屬螺旋槳在很短時間內就被破壞，後來在水輪機中也發生了轉輪葉片遭受破壞的情況，空化現象就開始被人們發現和重視。

水輪機的工作介質是液體。液體的質點並不象固體那樣圍繞固定位置振動，而是質點的位置遷移較容易發生。在常溫下，液體就顯示了這種特性。液體質點從液體中離析的情況取決於該種液體的汽化特性。例如，水在一個標准大氣力作用下，溫度達到100℃時，發生沸騰汽化，而當周圍環境壓力降低到0.24mH2O時，空化現象即可發生。

由於液體具有汽化特性，則當液體在恆壓下加熱，或在恆溫下用靜力或動力方法降低其周圍環境壓力，都能使液體達到汽化狀態。但在研究空化和空蝕時，對於由這兩個不同條件形成的液體汽化現象在概念上是不同的。任何一種液體在衡定壓力下加熱，當液體溫度高於某一溫度時，液體開始汽化，形成汽泡，這稱為沸騰。當液體溫度一定時，降低壓力到某一臨界壓力時，液體也會汽化或溶解於液體中的空氣發育形成空穴，這種現象稱為空化。
我們以前通常所講的氣蝕現象，實際上包括了空化和空蝕兩個過程。空化乃是在液體中形成空穴使液相流體的連續性遭到破壞，它發生在壓力下降到某一臨界值的流動區域中。在空穴中主要充滿著液體的蒸汽以及從溶液中析出的氣體。當這些空穴進入壓力較低的區域時，就開始發育成長為較大的氣泡，然後，氣泡被流體帶到壓力高於臨界值的區域，氣泡就將潰滅，這個過程稱為空化。空化過程可以發生在液體內部，也可以發生固定邊界上。空蝕是指由於空泡的潰滅，引起過流表面的材料損壞。在空泡潰滅過程中伴隨著機械、電化、熱力、化學等過程的作用。空蝕是空化的直接後果，空蝕只發生在固體邊界上。

根據對汽蝕現象的多年觀測，認為空化和空蝕破壞主要是機械破壞，化學和電化作用是次要的。在機械作用的同時，化學和電化腐蝕加速了機械破壞過程。空化和空蝕在破壞開始時，一般是金屬表面失去光澤而變暗，接著是變毛糙而發展成麻點，一般呈針孔狀，深度在1~2mm以內；再進一步使金屬表面十分疏鬆成海綿狀，也稱為蜂窩狀深度為3mm到幾十毫米。汽蝕嚴重時，可能造成水輪機葉片的穿孔破壞。空化和空蝕的存在對水輪機運行極為不利，其影響主要表現在以下幾方面：
1．破壞水輪機的過流部件，如導葉、轉輪、轉輪室、上下止漏環及尾水管等。
2．降低水輪機的出力和效率，因為空化和空蝕會破壞水流的正常運行規律和能量轉換規律，並會增加水流的漏損和水力損失。
3．空化和空蝕嚴重時，可能使機組產生強烈的振動、噪音及負荷波動，導致機組不能安全穩定運行。
4．縮短了機組的檢修周期，增加了機組檢修的復雜性。空化和空蝕檢修不僅耗用大量鋼材，而且延長工期，影響電力生產。

H. 簡述空化和空蝕現象，空化對螺旋槳有何影響

在調節閥內流動的液體，常常出現閃蒸和空化兩種現象。它們的發生不但影響口徑 的選擇和計算，而且將導致嚴重的雜訊、振動、材質的破壞等，直接影響調節閥的使用壽 命。因此在閥門的計算和選擇過程中是不可忽視的問題。

當壓力為p1的液體流經節流孔時，流速突然急劇增加，而靜壓力驟然下降，當孔後壓力p2達到或者低於該流體所在情況下的飽和蒸汽壓pv蒸時，對閥芯等材質已七成為氣體，形成汽液兩相共存的現象，這種現象稱為閃蒸。產生閃蒸時，對閥芯等材質已開始有侵蝕破壞作用，而且影響液體計算公式的正確性，使計算復雜化。如 果產生閃蒸之後,p2不是保持在飽和蒸汽壓以下，在離開節流孔之後又急驟上升，這時氣 泡產生破裂並轉化為液態，這個過程即為空化作用。所以，空化作用是一種兩階段現象， 第一階段是液體內部形成空腔或氣泡，即閃蒸階段；第二階段是這些氣泡的破裂，即空化 階段。

I. 什麼是空蝕因為什麼產生

空蝕 cavitation （cavitation damage ）

在流動的液體中，當局部區域的壓力因某種原因而突然下降至與該區域液體溫度相應的氣化壓力以下時，部分液體氣化，溶於液體中的氣體逸出，形成液流中的氣泡（或稱空泡），這一過程稱為空化。空泡隨液流進入壓力較高的區域時,失去存在的條件而突然潰滅,原空泡周圍的液體運動使局部區域的壓力驟增。如果液流中不斷形成、長大的空泡在固體壁面附近頻頻潰滅，壁面就會遭受巨大壓力的反復沖擊，從而引起材料的疲勞破損甚至表面剝蝕，這就叫空化剝蝕，簡稱空蝕，又稱氣蝕。表面的空蝕現象經常發生於水泵、水輪機和船舶螺旋槳的葉片表面，以及高水頭泄水建築物的局部表面上。

運動物體受到空化沖擊後表面出現的變形和材料剝蝕現象，又稱剝蝕或氣蝕。空蝕是流體動力學、材料學和物理化學的復雜現象。1902年，最先在英國驅逐艦「Cobra」 號螺旋槳上發現空蝕。接著在水工建築物和水力機械上也看到同樣的現象。當時認為槳葉材料的剝落是海水腐蝕造成的，但是試驗證明在蒸餾水中運動的物體也會出現類似的剝蝕， 因而確認這種現象僅是機械力沖擊的結果。據現在分析,上述兩種因素都起作用。在空化過程中,空泡急速產生、擴張，又急速潰滅，在液體中形成激波或高速微射流。金屬材料受到沖擊後，表面晶體結構被扭曲,出現化學不穩定性,使鄰近晶粒具有不同的電勢。物體表面局部點上材料剝落後，出現的新的純凈金屬和周圍舊金屬之間構成一對電極而產生腐蝕電流，從而加速電化學腐蝕過程。剝蝕區域中材料的機械性能顯著惡化，從而導致空蝕量激烈增加。因為空泡在潰滅過程中能形成電離層，所以施加適當的外磁場就能控制空蝕程度。
空蝕的程度以空蝕強度來衡量。空蝕強度常用單位時間內材料的減重、減容、穿孔數和表面粗糙度變化作為特徵量。空蝕過程分為幾個階段：最初只有材料表面的變形或少量減重，形成空蝕潛伏區；然後單位時間的減重突然增大，形成空蝕加速區；過些時間後，單位時間的減重慢慢減小，形成空蝕減速區；最後，單位時間的減重基本不變，形成空蝕穩定區。因為液體和材料的性質不同，上述各個階段中的變化也有差異。
空蝕是空化的後果，但並非所有空化都造成材料的損壞，只有不穩定的空化，如不定常流動中出現的空化或封閉空泡的尾端，才會引起空蝕。因此，空蝕往往出現在物體的局部區域。空蝕的機理與材料受固體微粒或液滴沖擊而損壞是不同的。為消除和減輕空蝕損壞，運動部件應在盡可能穩定的條件下運轉。消極的辦法是在可能發生空蝕的部位塗上或包上彈性強的材料，或注入氣體以吸收空泡潰滅所輻射的能量，也可用化學防腐方法來減輕空蝕過程的腐蝕作用。
研究空蝕一般常作兩種試驗：幾何相似的模型試驗和非幾何相似的屏蔽試驗。主要設備是水洞的特殊工作段、磁致伸縮儀、轉盤、高速射流裝置等。

參考書目
R.T.柯乃普等著，水利水電科學研究院譯：《空化與空蝕》
水利出版社，北京,1981。(R.T. Knapp, J.W.Daily and F.G.Hammitt,Cavitation,McGraw-Hill,New York,1970.