空蚀破坏除垢

A. 防止泄水建筑物空蚀破坏的防治措施有哪些

在可能发生空蚀破坏处设置掺气坎，掺气槽等掺气抗蚀设施

B. 空蚀名词解释

空蚀即气蚀。
气蚀（cavitation；cavitation erosion）又称穴蚀。流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。常发生在如离心泵叶片叶端的高速减压区，在此形成空穴，空穴在高压区被压破并产生冲击压力，破坏金属表面上的保护膜，而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成洞穴。

C. 水轮机汽蚀侵蚀的特征是什么

水轮机的
是水流在能量转换过程中产生的一种特殊现象。大约在本世纪初，发现轮船的高速金属螺旋桨在很短时间内就被破坏，后来在水轮机中也发生了转轮叶片遭受破坏的情况，
就开始被人们发现和重视。

水轮机的工作介质是液体。液体的质点并不象固体那样围绕固定位置振动，而是质点的位置迁移较容易发生。在常温下，液体就显示了这种特性。液体质点从液体中离析的情况取决于该种液体的汽化特性。例如，水在一个标准大气力作用下，温度达到100℃时，发生沸腾汽化，而当周围环境压力降低到0.24mH2O时，
即可发生。

由于液体具有汽化特性，则当液体在恒压下加热，或在恒温下用静力或动力方法降低其周围环境压力，都能使液体达到汽化状态。但在研究空化和空蚀时，对于由这两个不同条件形成的液体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热，当液体温度高于某一温度时，液体开始汽化，形成汽泡，这称为沸腾。当液体温度一定时，降低压力到某一
时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴，这种现象称为空化。
我们以前通常所讲的
，实际上包括了空化和空蚀两个过程。空化乃是在液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破坏，它发生在压力下降到某一临界值的流动区域中。在空穴中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。当这些空穴进入压力较低的区域时，就开始发育成长为较大的气泡，然后，气泡被流体带到压力高于临界值的区域，气泡就将溃灭，这个过程称为空化。空化过程可以发生在液体内部，也可以发生固定边界上。空蚀是指由于空泡的溃灭，引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。空蚀是空化的直接后果，空蚀只发生在固体边界上。

根据对
的多年观测，认为空化和空蚀破坏主要是机械破坏，化学和电化作用是次要的。在机械作用的同时，化学和电化腐蚀加速了机械破坏过程。空化和空蚀在破坏开始时，一般是金属表面失去光泽而变暗，接着是变毛糙而发展成麻点，一般呈针孔状，深度在1~2mm以内；再进一步使金属表面十分疏松成海绵状，也称为蜂窝状深度为3mm到几十毫米。汽蚀严重时，可能造成水轮机叶片的穿孔破坏。空化和空蚀的存在对水轮机运行极为不利，其影响主要表现在以下几方面：
1．破坏水轮机的过流部件，如导叶、转轮、转轮室、上下止漏环及尾水管等。
2．降低水轮机的出力和效率，因为空化和空蚀会破坏水流的正常运行规律和能量转换规律，并会增加水流的漏损和水力损失。
3．空化和空蚀严重时，可能使机组产生强烈的振动、噪音及负荷波动，导致机组不能安全稳定运行。
4．缩短了机组的检修周期，增加了机组检修的复杂性。空化和空蚀检修不仅耗用大量钢材，而且延长工期，影响电力生产。

D. 影响水泵的空蚀有哪些因素

吸出高度，扬程，气蚀系数，制造质量和叶轮材质。

E. “空化和空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏过程表现是什么样”

空化和空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏过程表现，
空化致使材料剥蚀，机械效率降低，并产生振动和噪声，
空蚀使得金属变形和材料剥蚀。

F. 气蚀的空蚀机理

由于气蚀涉及流动动力学条件、机械冲击、过流部件材料种类与成分以及材料表面与液体的电化学交互作用等诸多方面，其损伤机理相当复杂，对于不同的材料、不同的实验条件，往往得到不同的结论。存在以下几种气蚀损伤机理。 Chert等人提出了一种新观点，认为气蚀是在气泡形成过程中产生，而气泡溃灭时不产生气蚀。据报道，采用高速摄影技术观察气泡形成过程．通过分析气泡产生的数量(3×107个/(cmZ·s))和真正对材料表面产生气蚀破坏的气泡数量(1/30000)及气蚀冲击间隔(100min)推断，过流部件表面金属材料的破坏主要是由于一种强大猛烈的冲击渡，而不是由金属材料疲劳破坏造成。总之，在大量涉及到气蚀作用下材料损伤特性的文献中，关于气蚀的损伤机理众说纷纭，莫衷一是，有时甚至相互矛盾。在研究和对比不同材料的气蚀机理时，应特别关注实验所采用的方法，因为对不同的气蚀实验方法得到的气蚀损伤机理往往并不相同，并且气蚀实验尤其是超声振动实验与实际流体中产生的气蚀条件存在较大差距。
减少气蚀的有效措施是防止气泡的产生。首先应使在液体中运动的表面具有流线型，避免在局部地方出现涡流，因为涡流区压力低，容易产生气泡。此外，应当减少液体中的含气量和液体流动中的扰动，也将限制气泡的形成。
选择适当的材料能够提高抗气蚀能力。通常强度和韧性高的金属材料具有较好的抗气蚀性能，提高材料的抗腐蚀性也将减少气蚀破坏。

G. 什么是水轮机气蚀

水轮机的空化现象是水流在能量转换过程中产生的一种特殊现象。大约在本世纪初，发现轮船的高速金属螺旋桨在很短时间内就被破坏，后来在水轮机中也发生了转轮叶片遭受破坏的情况，空化现象就开始被人们发现和重视。

水轮机的工作介质是液体。液体的质点并不象固体那样围绕固定位置振动，而是质点的位置迁移较容易发生。在常温下，液体就显示了这种特性。液体质点从液体中离析的情况取决于该种液体的汽化特性。例如，水在一个标准大气力作用下，温度达到100℃时，发生沸腾汽化，而当周围环境压力降低到0.24mH2O时，空化现象即可发生。

由于液体具有汽化特性，则当液体在恒压下加热，或在恒温下用静力或动力方法降低其周围环境压力，都能使液体达到汽化状态。但在研究空化和空蚀时，对于由这两个不同条件形成的液体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热，当液体温度高于某一温度时，液体开始汽化，形成汽泡，这称为沸腾。当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴，这种现象称为空化。
我们以前通常所讲的气蚀现象，实际上包括了空化和空蚀两个过程。空化乃是在液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破坏，它发生在压力下降到某一临界值的流动区域中。在空穴中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。当这些空穴进入压力较低的区域时，就开始发育成长为较大的气泡，然后，气泡被流体带到压力高于临界值的区域，气泡就将溃灭，这个过程称为空化。空化过程可以发生在液体内部，也可以发生固定边界上。空蚀是指由于空泡的溃灭，引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。空蚀是空化的直接后果，空蚀只发生在固体边界上。

根据对汽蚀现象的多年观测，认为空化和空蚀破坏主要是机械破坏，化学和电化作用是次要的。在机械作用的同时，化学和电化腐蚀加速了机械破坏过程。空化和空蚀在破坏开始时，一般是金属表面失去光泽而变暗，接着是变毛糙而发展成麻点，一般呈针孔状，深度在1~2mm以内；再进一步使金属表面十分疏松成海绵状，也称为蜂窝状深度为3mm到几十毫米。汽蚀严重时，可能造成水轮机叶片的穿孔破坏。空化和空蚀的存在对水轮机运行极为不利，其影响主要表现在以下几方面：
1．破坏水轮机的过流部件，如导叶、转轮、转轮室、上下止漏环及尾水管等。
2．降低水轮机的出力和效率，因为空化和空蚀会破坏水流的正常运行规律和能量转换规律，并会增加水流的漏损和水力损失。
3．空化和空蚀严重时，可能使机组产生强烈的振动、噪音及负荷波动，导致机组不能安全稳定运行。
4．缩短了机组的检修周期，增加了机组检修的复杂性。空化和空蚀检修不仅耗用大量钢材，而且延长工期，影响电力生产。

H. 简述空化和空蚀现象，空化对螺旋桨有何影响

在调节阀内流动的液体，常常出现闪蒸和空化两种现象。它们的发生不但影响口径 的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等，直接影响调节阀的使用寿 命。因此在阀门的计算和选择过程中是不可忽视的问题。

当压力为p1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力p2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压pv蒸时，对阀芯等材质已七成为气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。产生闪蒸时，对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化。如 果产生闪蒸之后,p2不是保持在饱和蒸汽压以下，在离开节流孔之后又急骤上升，这时气 泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。所以，空化作用是一种两阶段现象， 第一阶段是液体内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段；第二阶段是这些气泡的破裂，即空化 阶段。

I. 什么是空蚀因为什么产生

空蚀 cavitation （cavitation damage ）

在流动的液体中，当局部区域的压力因某种原因而突然下降至与该区域液体温度相应的气化压力以下时，部分液体气化，溶于液体中的气体逸出，形成液流中的气泡（或称空泡），这一过程称为空化。空泡随液流进入压力较高的区域时,失去存在的条件而突然溃灭,原空泡周围的液体运动使局部区域的压力骤增。如果液流中不断形成、长大的空泡在固体壁面附近频频溃灭，壁面就会遭受巨大压力的反复冲击，从而引起材料的疲劳破损甚至表面剥蚀，这就叫空化剥蚀，简称空蚀，又称气蚀。表面的空蚀现象经常发生于水泵、水轮机和船舶螺旋桨的叶片表面，以及高水头泄水建筑物的局部表面上。

运动物体受到空化冲击后表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称剥蚀或气蚀。空蚀是流体动力学、材料学和物理化学的复杂现象。1902年，最先在英国驱逐舰“Cobra” 号螺旋桨上发现空蚀。接着在水工建筑物和水力机械上也看到同样的现象。当时认为桨叶材料的剥落是海水腐蚀造成的，但是试验证明在蒸馏水中运动的物体也会出现类似的剥蚀， 因而确认这种现象仅是机械力冲击的结果。据现在分析,上述两种因素都起作用。在空化过程中,空泡急速产生、扩张，又急速溃灭，在液体中形成激波或高速微射流。金属材料受到冲击后，表面晶体结构被扭曲,出现化学不稳定性,使邻近晶粒具有不同的电势。物体表面局部点上材料剥落后，出现的新的纯净金属和周围旧金属之间构成一对电极而产生腐蚀电流，从而加速电化学腐蚀过程。剥蚀区域中材料的机械性能显著恶化，从而导致空蚀量激烈增加。因为空泡在溃灭过程中能形成电离层，所以施加适当的外磁场就能控制空蚀程度。
空蚀的程度以空蚀强度来衡量。空蚀强度常用单位时间内材料的减重、减容、穿孔数和表面粗糙度变化作为特征量。空蚀过程分为几个阶段：最初只有材料表面的变形或少量减重，形成空蚀潜伏区；然后单位时间的减重突然增大，形成空蚀加速区；过些时间后，单位时间的减重慢慢减小，形成空蚀减速区；最后，单位时间的减重基本不变，形成空蚀稳定区。因为液体和材料的性质不同，上述各个阶段中的变化也有差异。
空蚀是空化的后果，但并非所有空化都造成材料的损坏，只有不稳定的空化，如不定常流动中出现的空化或封闭空泡的尾端，才会引起空蚀。因此，空蚀往往出现在物体的局部区域。空蚀的机理与材料受固体微粒或液滴冲击而损坏是不同的。为消除和减轻空蚀损坏，运动部件应在尽可能稳定的条件下运转。消极的办法是在可能发生空蚀的部位涂上或包上弹性强的材料，或注入气体以吸收空泡溃灭所辐射的能量，也可用化学防腐方法来减轻空蚀过程的腐蚀作用。
研究空蚀一般常作两种试验：几何相似的模型试验和非几何相似的屏蔽试验。主要设备是水洞的特殊工作段、磁致伸缩仪、转盘、高速射流装置等。

参考书目
R.T.柯乃普等著，水利水电科学研究院译：《空化与空蚀》
水利出版社，北京,1981。(R.T. Knapp, J.W.Daily and F.G.Hammitt,Cavitation,McGraw-Hill,New York,1970.