水轮机课件——水轮机的空化与空蚀

合集下载

第三章 水轮机的空化与空蚀(10)讲解

第三章 水轮机的空化与空蚀(10)讲解

2g
2

p2 r

w22 2g

u22 2g
hk2
----(1)
Z2

p2 r

v22 2g
Za

pa r

va2 2g
h2a
--、2点很靠近,即
uK u2 , hK2 0 , 且令 Z2 Za Hs
由于
h2a
分析和推导空化系数是以翼型空化为基础, 计算出转轮叶片上最低点的压力值,若不发生 空化,则必须使最低点的压力值大于或等于该 水温下的汽化压力。
如图所示,设k点为转轮叶片背面靠近出水边的 压力最低点,求k点的压力值。
对k-2点,2-a点分别列能量平衡方程式
Zk

pk r

wk2 2g

u
z k
h 但是,用 表示水轮机空化性能还不太 v
合理,因速度与水头成正比,同一水轮机当工
h 作水头不相同时, 也不相同,这不便于用 v 同一标准进行空化性能的比较,为此,采用单
位水头下的动态真空值表示,即,动态真空相
对值
hv H

wk2 w22 2gH
w
v22 2gH
hv H

wk2 w22 2gH

pk r

pv r

pa r

pv r
Hs
H
则压力余量的相对值为:
pk

pv

pa r

pv r
Hs

rH
H

pa r

pv r H
Hs
p
称电站的空化系数

3_水轮机的空蚀空化(11水动)

3_水轮机的空蚀空化(11水动)
22
(2)空蚀破坏类型
空蚀类型
翼型空蚀 间隙空蚀 局部空蚀


多数情况下位于叶片背面下部片出水边 位置 发生于叶片外缘于转轮室之间叶片根部 与转论体之间的间隙附近
由于局部流态变化而造成,如固定螺丝、 台阶、凹陷,混流式上冠减压孔
空腔空化
反击式水轮机在非设计工况形成的涡带
23

(3)空腔空化的机理
反击式水轮机所特有的一种旋涡空化。对于反击式水轮机, 在非设计工况运行时,转轮出口水流存在一定的圆周速度分量, 在其作用下,在转轮后产生涡带,涡带中心形成很大的 负压,这种涡带一般以低于水轮机转 速的速度在尾水管中旋转,造成尾水 管中流场发生周期性的变化,并引起 机组的振动和噪音。
第三章 水轮机空化与空蚀
第一节 空化与空蚀的机理
一、水轮机空蚀与磨损情况简介
在我国已投产的电站中,相当一部分电站 由于空蚀磨损破坏,导致机组效率下降、出力 减小、振动加剧,不仅威胁水电站的安全运行, 而且严重威胁电网的安全运行。
2
三门峡水电厂机组在泥沙 磨损和空蚀的联合作用下, 水轮机过流部件严重破坏, 水轮机运行15000小时必 须扩修,其中4# 机运行2 年过流部件严重损坏,效 率下降 8.7%。
3
黄河上游的刘家峡水 电站由于空蚀磨损破坏, 不仅转轮上出现大面积破 坏深坑,活动导叶关闭不 严无法停机,有时被迫安 排两台机组进行扩大型大 修。
4
宝珠寺水电站由于机组运行 工况较差,转轮上冠靠叶片 背面根部发生较严重的空蚀 破坏,尾水管锥管里衬上在 4个补气管根部 (顺水流旋 转方向斜向下约45o处)气蚀 严重,面积达600mm×700 mm,最严重的已气蚀穿孔。
20
C、冲击波理论

水力机械空化与空蚀

水力机械空化与空蚀

空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
4 水力机械的空化与空蚀
§4-1 汽蚀现象
• 某温度T下→临界压力(Pv一般) →空泡→向高压区移动→溃灭凝结 →破坏(疲劳破坏,剥蚀、电化学) →噪音,性能下降。
4 水力机械的空化与空蚀
§4-1 汽蚀现象
• 某温度T下→临界压力(Pv一般) →空泡→向高压区移动→溃灭凝结 →破坏(疲劳破坏,剥蚀、电化学) →噪音,性能下降。
• 八、汽蚀比转速
• 汽蚀余量或吸上(吸出)真空度(高),只能说明某台机器汽蚀性能的好坏, 而不能比较不同机器的汽蚀性能,为此引进包括设计参数在内的综合汽蚀性 能相似特征参数——汽蚀比转速C。
• 1、汽蚀相似律
• 由必需汽蚀余量的定义
hr
1
c02 2g
2
w02 2g
1 1 ,
2
wk w0
2
hr
1
c02 2g
2
w02 2g
• C0——叶片进口前(水轮机出口)液流的绝对速度 • W0——相对速度
• 1, 2 ——流速分布不均系数。由试验得出,是泵的固有参数
4 水力机械的空化与空蚀
§4-2 汽蚀性能参数
① S-0列能量方程
Zs
ps
cs2 2g
Z0
p0
c02 2g
hs0
② 0-k列相对运动伯努利方程
2g
w02 [(wk 2g w0
)2
1] 2
w02 2g
(1 )
c02 2g
1
c02 2g
即:
hr
1
c02 2g
2
w02 2g

水力机械空化与空蚀

水力机械空化与空蚀

§ 1-2 汽蚀性能参数
WUHAN UNIVERSITY
五、允许吸上真空高[Hs]′ 1、定义:使之不发生气蚀,泵进口(水轮机出口)所允许的最大真空度 2、表达式
Hs pa
要不发生汽蚀 ha [h] ,当 ha [h]时,
c s2 p [ H s ] [h] v 2g pa
hr 与ha 3、 h 的关系 h r a
WUHAN
a. 与装置无关, 与装置有关 hr b. 越小,抗汽蚀性能越好
四、允许汽蚀余量 保证不发生汽蚀的最低汽蚀余量
UNIVERSITY
[h] hcr K
[h] hr K
实际中常用 hcr 代替 hr : K—安全余量
WUHAN
3)电化作用
气泡在高温高压作用下产生放电现象,这就是电化作用。因为金 属表面被高压液流反复冲击的部位会产生很大热量,温度升高,形 成热端,将会与邻近点的非冲击部位(冷端) 构成一个热电耦,在热 电耦的回路中产生电势,使金属内部有电流通过,也产生电化腐蚀( 电解作用),致金属表面变暗变毛,加速机械破坏作用。
WUHAN UNIVERSITY
2 2 u0 uk Zk Zs 0 0 2g 2 2 2 w0 wk 2 w0 c0 [( ) 1] 2 hs k 2 g w0 2g 2g 2 2 c0 c0 (1 ) 1 2g 2g 2 2 c0 w0 即: hr 1 2 2g 2g
WUHAN
UNIVERSITY
§1-1 空化、空蚀(汽蚀)现象
WUHAN UNIVERSITY
通过水力机械流道中的液流,如果某个地方的流速增高,必然会 引起此处的局部压力下降,当压力降低到当时液流下的临界压力时 ,这个低压区的液流就会开始汽化——出现空泡(汽泡),空泡随 液流运动到较高压力区,由于P↑,汽泡中的蒸气要重新凝结成水, 汽泡溃灭。因为体积突然收缩,汽泡原先占有的空间形成真空,于 是周围的高压液流质点高速冲近来,将对过流表面产生非常大的瞬 间脉冲压力(水锤压力)。同时,在压力增高时,原来从液流中分 解出来的小汽泡,在水锤压力的作用下被急剧压缩,直到汽泡的弹 性力大雨水锤压力时,汽泡将停止压缩而瞬间膨胀,所以对过流表 面又形成另一种水锤压力。

水力机械空化与空蚀

水力机械空化与空蚀

§ 1-2 汽蚀性能参数
• 九、空化的防护措施 • 1、从流体机械本身着手 • 2、从装置本身着手
ha
p0
Hg
h0s
pv
[h]
降低安装高 减少吸入管损失 补气等
空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
空化的防护措施 (从流体机械本身着手)
pe 10.33
900
pv 0.0889 ~ 0.3299
Hg
pe
[h] hw
pv
K 的值越大,
Hg
10.0
900
K
H
H SZ H g K1D1
§ 1-2 汽蚀性能参数
H SZ H g K1D1
§ 1-2 汽蚀性能参数
2)[Hs] 已知 列进水池面与泵进口断面
pe
Hg
① S-0列能量方程
Zs
ps
cs2 2g
Z0
p0
c02 2g
hs0
② 0-k列相对运动伯努利方程
Z0
p0
W02 2g
u
2 0
2g
Zk
pk
wk2 2g
u
2 k
2g
h0k
③=
①+②-
pv
ps
c
2 s
2g
pv
pk pv
(Zk
Zs)
wk2 w02 2g
c02 2g
u
2 0
u
2 k
四、允许汽蚀余量 保证不发生汽蚀的最低汽蚀余量
[h] hr K
实际中常用 hcr 代替 hr :

第三章 水轮机的空化与空蚀(10)

第三章 水轮机的空化与空蚀(10)
Hale Waihona Puke 第三章§3-1例如:
水轮机的空化和空蚀
空化与空蚀的机理
一、液体的空化特性
① 水在一个标准大气压下(10.33 m水柱), 温度升高到100℃时,水便汽化沸腾。 ② 如果把压力降低到0.24m水柱时,水温仅20℃ 左右,水便汽化沸腾。
液体 P=C,t°↗引起的汽化状态——“沸腾” 液体 t°=C,P↘引起的汽化状态——“空化”
pk p min pv
代入上式,化简得:
pa pv Hs H r r
在实际计算中,考虑到海平面的平均大 气压为10.33m水柱。根据气象条件,大气压 力与平均值之间,有可能降低0.3~0.4 m水柱; 一般河流水温多在5°~20℃,相应的汽化压力 为0.09~0.24m水柱。故取平均大气压近似为 10 m水柱。而水轮机安装处的实际高程各不 相同,根据实测低空大气层高度与大气压力 值的平均关系,海拔每升高900 m,则大气压 力降低1m水柱。
六、“空化核”存在的三种基本形式
1、水中存在不可溶性气体组成的微小气泡; 2、水中存在着悬浮的不浸润固体颗粒,这些 颗粒上附着许多微小气泡; 3、在固体壁面的微裂间隙中残存着微小气泡;
这些微小气泡在环境压力降低到某一界限压力 时,会膨胀发育为较大气泡,导致空化的发生。
七、液体中形成低压的5种原因
由此可以看出,k点的真空由两部分构成: ①由吸出高度 H s 所形成的静态真空 ②由于水轮机运行中所产生的动态真空
hv
所以,k点真空值的大小决定水轮机在最低压 力点是否会发生空化。但其中的静态真空是由装 置条件所决定的,与水轮机本身无,只有其中的 动态真空值 hv 才能反映出水轮机的空化性能, 即,在同样装置条件下,水轮机自身产生的动态 真空越大,越容易发生空化。

水轮机的空化与空蚀

水轮机的空化与空蚀

水轮机的空化与空蚀空化与空蚀现象在水轮机中非常常见,会造成水轮机的叶片磨蚀损坏,导致水轮机的性能与经济效益下降,改善空化与空蚀现象需要制造工艺水平的提升与设计的改善,超空化水轮机的空化、空蚀大大降低,但是它的实用化仍旧有很长的路要走。

标签:空化;空蚀;原理;种类;危害;降低空蚀的措施;超空化水轮机中存在的空化、空蚀现象会对水轮机的性能产生不利的影响,因此在设计运行时要尽可能地避免,并将空化、空蚀对水轮机的性能的不利影响降到最低。

空化现象指的是水轮机流道中局部压力降至临界压力时,水中气核慢慢成长为气泡,气泡将液体中的蒸气和溶液中析出的气体包裹起来。

当进入压力较低的区域时,气泡则会逐渐长大,当气泡随水流运动到压力较高的区域时,在高压的作用下会迅速凝缩溃灭。

因此,空化是指气泡从集聚、流动、分裂到溃灭的这一过程。

空化现象不仅发生在液体内部,也会出现在固体边界上。

空蚀指的是由于空泡的溃灭所引发的过流表面金属材料的损坏。

空泡在溃灭的过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。

空化、空蚀会导致水轮机的性能下降,水轮机的过流部件表面会遭到损坏,甚至会使金属材料的局部发生脱落。

发生空蚀的主要原因是空泡溃灭所产生的机械作用,包括冲击波模式和射流模式两种。

通过对空蚀现象的观察,我们会发现空蚀在边界上分布并不均匀,而是集中在某些位置。

当第一个蚀坑形成后,在一定的条件下,它的发展速度要比其它的地方快,蚀坑越来越大、越来越深,最后将导致材料破碎而被水冲走。

除此之外,也可以用热力学和电化作用来解释空蚀现象。

空蚀产生的原因十分复杂,它在多重作用下发生,并且与化学腐蚀、泥沙磨损等相互促进,使得材料被进一步破坏。

水轮机按空化与空蚀发生的部位不同可以分为翼型空蚀、间隙空蚀、局部空蚀和空腔空蚀。

翼型空蚀是反击式水轮机的主要空蚀类型,在叶片的不同部位都有可能会出现空蚀区,转轮型号及运行工况都会影响到空蚀区的发展。

间隙空蚀指的是当水流通过狭小通道或间隙时局部流速会升高,导致压力下降而产生空蚀,间隙空蚀在转浆式水轮机中最为突出,发生区域多在转轮叶片外缘与转轮室之间以及叶片根部与转轮体之间的间隙附近。

水轮机的空化与空蚀

水轮机的空化与空蚀
❖ 空腔空蚀:在非最优工况时,水流在尾水管中发生旋转
形成一种对称真空涡带,引起尾水管中水流速度和压力的 脉动,在尾水管进口处产生空蚀破坏,还可能造成尾水管 振动。
❖ 局部空蚀:在过流部件凹凸不平因脱流而产生的空蚀。
翼形空蚀 空腔空蚀
间隙空蚀 局部空蚀
尾水管内的1.4真.2 V空ort涡ex O带bserved in Francis Runner
任一水轮机在既定工况下,б也是定值。 ❖ б值影响因素复杂,理论难以确定,广泛使用的
方法是进行水轮机模型试验得出бm,并认为б=бm。
二、水轮机的吸出高度
为了防止空蚀,必须限制k点的压力,使pk≥pv
pk
pa
Hs
(Wk2 W22 2g
w
V22 2g
)paHs来自H保证水轮机内不发生汽蚀的条件: pk≥ pv
三、水轮机的安装高程
1. 立轴HL:导叶中心平面高程
Za=▽w+Hs+b0/2 2. 立轴ZL:导叶中心平面高程
Za=▽w+Hs+xD1 (x=0.38~0.48) 3. 卧轴HL和GL:轴中心高程
Za=▽w+Hs-D1/2 注: ▽w :水电站设计尾水位, 选用水电站最低尾水
位(1~2台机组时取一台机组50%额定流量, 3~4台机组时取一台机组额定流量)
1.
复习题:
1 什么是空化与空蚀? 2. 2 空蚀的机理是什么? 3. 3 水轮机中常发生哪些空化? 4. 4 什么是水轮机的空化系数?水轮机空化系数有哪些特性? 5. 5 什么是电站的空化系数?电站的空化系数与水轮机空化系数有什么关系?为什么 ? 6. 6 通过什么方法如何确定水轮机的空化系数? 7. 7 如何确定水轮机的安装高程? 8. 8 从大的方面讲,防止水轮机空蚀常采用哪些措施? 9. 9 采用哪些措施防止尾水管中的空腔空化和水力振动?

第四章 水轮机的空化与空蚀

第四章 水轮机的空化与空蚀

2.化学作用
发生空化和空蚀时,气泡使金属材料表面局部出现 高温是发生化学作用的主要原因。该高温可能是气泡 在高压区被压缩时放出的热量,或者是由于高速射流 撞击过流部件表面而释放出的热量。局部瞬时高温可 过300℃,高温、高压作用下,促进汽泡对金属材料表 面的氧化腐蚀作用。
3.电化作用
在发生空化和空蚀时,局部受热材料与四周低温材 料间产生局部温差,形成热电偶,材料中有电流流过, 引起热电效应,产生电化腐蚀,破坏金属材料的表面 层,使它发暗变毛糙,加快了机械侵蚀作用。
由于液体具有汽化特性:
液体汽化:1、恒压加热;2、恒温降压
沸腾:液体在衡定压力下加热,当温度高于某一温
度时,液体开始汽化形成汽泡。
空化:当液体温度一定,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。
气蚀现象:包括空化和空蚀两个过程。 空化:液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破 坏,发生在压力下降到某一临界值的流动区域,空穴 中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。 可以发生在液体内部,也可以发生在固定边界上。
水的温度(℃) 汽化压力 (mH2O) 0 0.06 5 0.09 10 0.12 20 0.24 30 0.43 40 0.72 50 1.26 60 2.03 70 3.18 80 4.83 90 7.15 100 10.33
空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏有机械作用、化 学作用和电化作用三种,以机械作用为主。
第四章 水轮机的空化与空蚀
第一节 水流的空化
一、水流的空化现象
认识到空化空蚀的破坏:发现轮船高速金属螺旋桨在 很短时间内就被破坏。 固体围绕固定位置振动 的汽化特性。 标准大气压力下 ,水温达 到 100℃时,发生沸腾汽化; 当周围环境压力降低到 0.24mH2O时,发生空化现象。 液体质点位置易迁移 常温下液体质点会从液体中离析,取决于该种液体

5水轮机空化与空蚀

5水轮机空化与空蚀

ZK
+
PK g
+
W
2 K
2g
-
u
2 k
2g
= Z2
+
P2
g
+
W
2 2
2g
-
u
2 2
2g
+ hk 2
PK g
=
P2 g
+ W22 WK2 2g
+ (Z2
Z K ) + hk2
Z2
+
P2 g
+
V
2 2
2g
=
Pa g
+
V
2 a
2g
+ h2
P2 g
+Z2 =
Pa g
+ Z a + h2
V
2 2
2g
Pk g
空化与空蚀机理
空蚀 指空泡坍缩形成微激波与微射流,攻击壁面形成 损伤的过程。 空蚀过程在水轮机领域称为气蚀、在螺旋桨领域 称为剥蚀、在汽轮机领域称为水蚀,所描述的都 是相同的物理和力学过程。
空化与空蚀机理
空蚀机理 机械作用
压力波模式 微射流模式 化学作用 电化作用
空化与空蚀机理
空化空蚀对水轮机运行的影响 ① 破坏水轮机的过流部件 ② 降低水轮机的出力和效率 ③ 引起振动、噪音及负荷波动 ④ 缩短了机组的检修周期,增加了机组检修的复
片旋转中心线的距离
构的下环平面的距离
水轮机的空化系数与吸出高度
斜流式水轮机的Hs是下游水面至转轮叶 片旋转轴线与转轮室内表面交点的距离
卧式反击式水轮机的Hs是下游水面至转轮 叶片最高点的距离
水轮机的空化系数与吸出高度

空化空蚀PPT课件

空化空蚀PPT课件
空蚀过程中产生的冲击波和微射流会对固体表面造成破坏,导致材料疲劳断裂或表 面粗糙度增加。
空化与空蚀的关系
空化现象是空蚀发生的前提条件 ,空蚀通常发生在空化发生区域

空化产生的小气泡在高速流动的 液体中可能会被带入到空蚀区域 ,并在固体表面破裂,引发空蚀

空化和空蚀相互作用,共同影响 流体动力设备的性能和寿命。
当液体压力下降时,液体 中的溶解气体可能会离开 液体,形成微小的气泡。
温度变化
温度变化也可能导致液体 中的溶解气体分离,形成 微小的气泡。
空蚀现象发生原理
高速流动的液体与固体表面接触时,由于流速突然改变,产生较大的压力波动,导 致液体中微小气泡的形成和破裂。
当气泡在固体表面破裂时,产生的冲击波会对固体表面造成微小的损伤,如点蚀或 剥落。
疲劳断裂
空蚀现象产生的微射流会对固 体边界产生冲击,可能导致疲
劳断裂。
02
空化空蚀发生原理
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
空化现象发生原理
01
02
03
液体流速增加
当液体流速增加时,液体 中的微小气泡会受到更大 的压力,导致气泡迅速缩 小或消失。
液体压力下降
在环保领域的应用
01
02
03
04
空化空蚀在环保领域的应用主 要涉及水处理、污水处理和空
气净化等方面。
在水处理方面,空化空蚀技术 可以用于去除水中的有害物质
,提高水质。
在污水处理方面,空化空蚀技 术可以用于降解有机物和除臭
,提高污水处理效果。
在空气净化方面,空化空蚀技 术可以用于去除空气中的颗粒 物和有害气体,提高空气质量

水轮机空化讲稿

水轮机空化讲稿

平衡方程: pi po 2
R
平衡方程: pi po 2
空气与水蒸气空化空泡的模型
R
当空泡内部包含空气和水蒸汽时,则空泡内部的压力Pi为空气分压Pv与 水蒸气压力Pg的之和,即:
pi pv pg
水蒸汽压力即当时温度下的汽化压力,为常数。故空泡平衡方程可写为
假定空泡的膨胀或压缩均为等温过程,则有
R R
空泡半径 Δp
0.014mm
0.1MPa 10mH20
0.0014mm
1MPa 100mH20
0.00014mm
10MPa 1000mH20
2×10-8mm
740MPa 74000mH20
当空泡的半径只有一个水分子大小时(2×10-8mm) ,空泡的抗拉力为7400kg/cm2.
水的抗拉强度取决于水中气泡的大小,纯净 水中不含气泡时,抗拉强度极大,几乎是不可能 被破坏的,自然界的水中含有大量不同尺寸的气 泡,抗拉强度很小,很容易被破坏.
Po 压力下降区 Rmax 临界点 初生 方程4-9 方程4-10与方程4-11 发育 最大点 溃灭 压力上升区
汽化压力 Pv
t
蒸汽泡模型
方程4-14
空泡临界状态的平衡方程-求临界压力与半径
R p pv ( p0 pv 2 )( 0 ) 3 2 方程1(教材4 9式) R0 R R 此式只适用于空泡的临 界状态之前,达到临界 状态时,空泡内变为以 水蒸汽为主, 空泡的膨胀与收缩受蒸 汽的支配,特点是:压 力保持临界压力或蒸汽 压, dp 空泡直径迅速增大。以 0为条件,可求出临界状 态的空泡平衡方程: dR 2 2 ) 2 Rcr ( p0 pv R 3 R R0 求出Rcr 得:Rcr 3 R0 ( p0 pv 2 方程(教材4 10式) 2 R) 2
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
空腔涡带:发生在尾水管中
➢水轮机的泥沙磨蚀
当水流中泥沙含量较大时,会对水轮机产生磨 损.同时,大量泥沙携带大量的“空化核”,使空化 容易发生.空化侵蚀与泥沙磨损同时发生时,两者 的破坏作用,称为磨蚀,对水轮机过流部件的破坏 作用很强.是单独空化和单独磨损的许多倍.
泥沙磨损的特征:鱼鳞坑或沟槽,带金属光泽
2)空化经历初生—发育—溃灭过程,空泡溃灭时产生微射流与冲击波,对 过流表面形成破坏。空化的破坏机制有:机械破坏作用、电化学侵蚀、 化学侵蚀与各因素的联合作用。
3)水轮机的空化类型有翼型空化、间隙空化、局部空化与空腔空化。各有 不同的发生部位。
4)水流中泥沙含量大时,水流容易空化,同时发生泥沙磨损,二者联合作 用时对水轮机的破坏作用大幅度增强。
典型磨损(带金属光泽)
空化与磨损联合作用:金属变色,叶片如锯齿
严重磨蚀叶片,千窗百孔,面目全非
➢水轮机磨蚀蚀的防护
采用金属、非金属抗磨材料进行过流部件的 表面防护,可以减轻水轮机的空化破坏与泥 沙磨损。常用的材料有环氧金刚砂涂层、碳 化钨喷涂、聚氨脂涂层、不锈钢堆焊层。
用环氧金刚砂作表面保护
➢空蚀的破坏机制
一、空泡的溃灭与冲击压的形成 1高速射流与微水击
空泡在百分之一至千分之一秒时间内溃灭,形成高速 射流与微水击,射流速度100m/s以上,冲击压数千 ata.
2空泡回弹产生冲击波 初生发育最大溃灭反弹溃灭数次反复
➢空蚀的破坏机制
机械破坏作用:强大的冲击压直接作用于过流表面,形成
机械破坏,并长期反复作用形成疲劳破坏.
➢空化核学说
液体中含有以不同形式存在的微小气泡,这些微小气泡在低压 环境中会发育为较大的空泡或空穴,导致空化的发生,称之为空化 核.
游离微气泡 固体颗粒附着微气泡 固体边壁裂隙中的微气泡
➢蒸汽气泡模型
水蒸汽
pV
蒸汽泡
气泡内以蒸汽为主题,内部压力为液体汽化压力, 环境压力降到汽化压力时,气泡迅速膨胀.
为叶片穿上坚韧防护衣(聚氨脂橡胶)
用高硬度碳化钨粉末喷涂保护叶片
设计、加工精良的水轮机有良好的抗磨蚀性能
➢水轮机空化与磨蚀的总结
1)水轮机空化的内因是水中含有不同形式存在的“空化核”—微气泡;空 化发生时,空泡的主体是水蒸气,因此流体内压力降到水的汽化压力时 便发生空化。外因是流体中低压的形成。
水轮机的空化与空蚀是水轮机 运行中一种常见的现象,它对水轮 机的运行质量有很大影响,同时严 重影响水轮机的安全与寿命.因此, 了解空化与空蚀的机理,防止空化 和空蚀的发生,减轻空化的危害有 重要的意义.
➢本节内容
水轮机的空化现象 水流空化的机理 空蚀 的机制 水轮机的空化
➢水轮机的空化现象
噪声:闷雷样低频噪声; 振动:机组振动明显加剧; 能量指标降低:水轮机效率
5)尾水管补气可以防止空腔空化形成的压力脉动,减轻机组振动。 6)水轮机表面防护对于防治水轮机磨蚀有显著效果。 7)设计、加工精良的转轮可以防止和减轻水轮机磨蚀。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Δp=
2 R
空泡半径 0.014mm 0.0014mm 0.00014mm
2×10-9mm
Δp
0.1MPa
1MPa
10MPa
740MPa
10mH20
100mH20
1000mH20
7400mH20
水的抗拉强度取决于水中气泡的大小,纯净 水中不含气泡时,抗拉强度很大,几乎是不可能 被破坏的,自然界的水中含有大量不同尺寸的气 泡,抗拉强度很小,很容易被破坏.
在空化区,空泡在不断产生又不断溃灭 过程中,会产生高频、高压的微观水击,对 过流表面形成损伤,这就是空化破坏,称为 空蚀。
➢水流空化的机理
1)球形空泡的抗拉力
2πRσ
p0
R б
pi
πR2(pi-p0)
πR2(pi-p0)=2 πRσ
Δp=(pi-p0)=
2
R
➢空泡的抗张力
水的表面张力σ=7.4×10-2N/m
麻点
麻坑
蜂窝状
➢水轮机空化的类型与部位

翼型空化:翼型绕流时

叶片局部低压形成的空化,


多发生在叶片
背面.
间隙空化:水流流过狭小间隙时流速增大压力降低形成的 空化. 多发生在轴流式叶片端部和背面外缘
局部空化:局部脱流形成的空化,水轮机叶片吊物孔或泄水孔周围 容易发生.
叶片吊物孔周围
空腔空化:发生在水轮机尾水管中,发生的条件是非设计工 况,转轮出口水流具有较大的环量时.
电化学作用:空泡溃灭产生高温,与周围形成温差,产生温
差电势,形成电化腐蚀.
化学作用:高温作用下水产生氧,并增加其它有害气体活性,
产生腐蚀.
联合作用:几种因素联合作用,加快侵蚀.
➢流体中低压的形成
翼型绕流
狭小间隙
局部脱流
环境压力降低
旋涡中心
高频振动
➢水轮机的空化与空蚀
空化的类型与空蚀部位
➢空蚀的特征_麻坑与蜂窝状侵蚀
(出力)下降; 过流表面损伤:麻坑、蜂窝状。
➢水流空化的机理
空化的定义 水流空化的机理 空蚀的破坏机制 流体中低压的成因
➢液体空化的定义
空化是液体中发生的一种物理现象。当 流动或静止的流体内部压力降低到一定限度 时,液体因不能抵抗拉引力而发生破坏,形 成空泡或空穴,这就是空化。空泡或空穴在 流体压力升高处会重新凝聚消失,即空泡的 溃灭。
相关文档
最新文档