水利空化
水力空化对水中微生物杀灭效果评价.
水力空化是来，水力空水体的消毒杀菌进行酵母微生物细胞破壁率达化和机械破壁的空化强化臭氧发现水力空化具有强化效应[6]毒剂次氯酸结果表明，水合水力空化减少药剂用量；用，大大降低在水处理消毒本研究以菌群作为指示的污水进行处理，通过检测不同条件下大肠杆菌的灭菌率，考察相关因素对灭菌效果的影响。
根据相关理论，水力空化消毒杀菌机理主要可以分为：一是“水相燃烧”，也就是空化泡溃灭瞬间产生极端的高温、高压环境，这种环境不利于微生物由基机理，空泡子及其他分子在生成具有高化学2种物质都可以，在空化泡溃灭力脉冲，同时伴细胞的破坏作用及由脉动空泡引等，均为分析纯；，培养箱，高压灭如图1所示。
该装置为闭合循环系统，包括50L 水箱、冷凝铜管、水泵、空化反应器、压力表、温度传感器和调节阀门等。
空化反应器为置于主管路中的多孔板（见图2）。
当液体流经多孔板时，流速增大、压力降低，当压力降低至液体相应温度下的饱和蒸汽压，甚至负压时，液体便汽化，形成蒸汽或者空泡，空泡由流体携带至下游压强较高的区域时，将会因受到压力作用而突然溃灭，产生空化效应。
游秀东1，邓橙1，靳松建2，陈平1，宿红波1，朱孟府1（1. 军事医学科学院卫生装备研究所，300161；2. 科莱恩（天津）有限公司，300300：天津）用水力空化技术对含大肠杆菌的污水进行处理，通过检测不同条件下大肠杆菌的灭菌率，考察水力空化的灭菌效果。
对水体中大肠杆菌有很好在其后保持不变；一定范围收稿日期：2012-09-21基金项目：天津市科技支撑重点项目（10ZCGYSH02000）作者简介：游秀东（1975－），女，助理研究员，硕士，研究方向为水处理技术及应用；E-mail ：dongyou11@联系作者：朱孟府，研究员；联系电话：022-846568310；E-mail ：zmf323@第39卷·增刊2013年6月Vol.39SupplementJun.,201321网络出版时间：2013-08-26 13:26网络出版地址：/kcms/detail/33.1127.P.20130826.1326.007.html肠nm 含隔为节时布数化菌表1为空化作用时间与灭菌率的关系。
水力空化技术
水力空化技术
水力空化技术是一种利用高能的水流将水中的空气分离出来的技术。
它的原理是利用高速流动的水流通过急流弯、重力掏槽、水轮机、喷射器等装置，将水流中的空气通过高压、高速、高剪切力的作用强制分离出来，从而获得空气和水的混合物。
水力空化技术的基本流程是：水由输水管道输送至水力空化装置，经过高速流动和急流弯后水流发生强烈的旋涡和水气混合。
在此过程中，水表面张力和气液表面张力的影响下，水中的微小气泡随着水流被抛射和剪切，逐步变大，最终分离出水体。
经过分离后，空气进入空气孔道排出，水则流出水口。
1. 高效节能。
水力空化技术相较传统的物理和化学处理方式，无需添加外部材料和能源，仅依靠水的动能和压力就可以完成空气的分离，实现高效的节能效果。
2. 操作简便。
水力空化技术无需复杂的设备和操作流程，只需要一个可靠的装置，操作人员可以轻松掌握技术的操作方法，并且可以根据实际需求进行调节。
3. 适用性广泛。
水力空化技术可以应用在各种工业和民用领域，如污水处理、饮用水净化、矿山废水处理等，具有广泛的适用性。
4. 环境友好。
水力空化技术不会产生二次污染，处理后的水质符合国家环保标准，对环境没有负面影响。
目前，水力空化技术在国内外已经广泛应用，并且取得良好的效果。
在我国的污水处理和饮用水净化领域，利用水力空化技术可以有效地提高处理效率和降低能耗，是一种值得推广和应用的技术。
水力机械空蚀及防护1章空化基本概念
二、空化现象要点
➢空化是静止的或流动的液体的一种动态过程。 无论固体或气体，在正常情况下都不会发生 这种情况
➢空化是液体中压力降低的结果，只要使压力 降低并保持在液体性质所决定的临界压力以 下一定时间，空化就可能发生。所以可以通 过控制压力来控制空化的出现及其变化过程
➢空化现象是一种物理变化过程，它涉及空泡 生长、压缩和溃灭的全过程
固定型空化
一种相对稳定的空化形式； 空化初生后，形成附着在边界上的空腔； 固定空泡的表面有时可观察到脉动，并有许多小 型的瞬态空泡掠过； 固定空泡的长度与绕流体的形状、表面粗糙度、 流体的物理性质和流场压力、速度的分布有关；
固定型空化
固定空泡并不总是稳定的，当空泡长度发展到一 定程度，流场中的负压力梯度达到一定数值时， 紧靠导流体的液体流速将降为零，接着出现向上 游移动的回注水流，空泡将逐渐脱离固体边界而 随水流漂移，稍后将在同一位置观察到第二个和 第三个固定空泡出现；
空腔空化造成机组振动和运行的不稳定。
4、局部空化
——只出现在某一很小范围 形成原因：铸造和加工缺陷形成过流件表面
不平整，砂眼、气孔等引起的局部流态突然变化 而造成。
上述四种空化引起的空蚀破坏分别称为：翼型 空蚀、间隙空蚀、空腔空蚀、局部空蚀。
三、按空化发生的外貌特征分类
按外貌特征可分为：
➢
泡状空化
➢
片状空化
➢
ห้องสมุดไป่ตู้
斑状空化
➢
条纹状空化
➢
团状空化
➢
雾状空化
➢
梢涡空化
➢
毂涡空化
1-3 空化的发展过程
就固定空化而言，其发展过程为空化初生、空化的发育以 及回注充填和溃退再生。 空化的初生：是指在绕流体的表面开始形成极小的可见空 泡区而言。当绕流体表面沿水流方向有较陡的负压梯度时， 在绕流体上就会出现一极薄的透明层并在其端部可以看到 一条与水流垂直的极细的分界线，如果压力稍有升高此空 泡即消失，此即空化初生。
水力空化流程
实验流程
1. 建议比例1:4（海藻：海水）每次实验的海水量应大于200L ，保证泵的正常工作，海水的配制应分批量配制，以保海水的纯净，实验结果的准确度受其影响较大。
2 注意事项：清洗进水管道 检查水是否可以自由通过。
冲洗时间以10分钟左右为好，防止海水对仪器的腐蚀。
3 注意事项：保证海藻混合均匀且随即取样。
取样点应靠近中层面波动为宜，靠上藻类较少，靠下杂质较多影响实验结果。
4 注意事项：泵必须充满传输液体才可以启动。
在倒灌系统中给泵灌水。
首先关闭泵出口阀门，打开泵头上的螺堵，慢慢往进水口灌水，直到稳定的水流涌出排气螺堵。
在保持进水口完全充满水的情况下把管路放进水柜1里面
5 压力探头接好电脑
USB 端，流量计接好电源即可，并调试好流量计以及打开差压变送器软件。
6
7 注意事项：相关参数的设定需满足装置正常运行的数值 电机功率<=4kw 每小时不超过100次启动 电机功率>4kw 每小时不超过20次启动 泵需定期检查 参照使用说明p38
8
9
注意事项：稳定参照出水的流速以及水流截面。
（流量计的显示度数是标定水流稳定程度的参照。
）
10 注意事项：在水柜2
开始取样之后马上读取流量计的显示度数，并同时记录下差压变送器两端的压力示数。
重复三次后停止软件的运行并将数据进行保存、整理。
11
注意事项：由于是海水，会对仪器有较大的腐蚀，建议每次做完之后保证自来水冲洗管路10分钟以上，防止管路的不清洁对余下实验的影响
12。
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。
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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
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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
§ 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 ：
空化空蚀
理解
空化现象
在某个温度下，压力低到某一值时，液体发生汽 化，此压力称为该温度下的汽化压力，一般用pv 表示。液体流动过程中，如果某一部位的压力低 于某一临界压力（一般情况，该临界压力与水的 汽化压力接近）时，溶解于水的气体逸出，形成 空泡（空穴），当空泡随水流运动到压力较高的 地方时，空泡迅速凝结而溃灭。
理解
空蚀机理
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 于水锤压力时，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。
理解
空蚀破坏
在过流边壁的某一个地方，随着液流的不断流过， 2）化学作用 溃灭的空泡像尖刀一样反复锤打金属边壁（疲劳破 当空泡被压缩时，由于体积突然缩小，温 坏），金属表面在反复打击下，金属晶格开始破 度要升高放出热量；同时水锤压力对金属表面 坏—出现裂纹。当压力升高时，高压液流深进金属 的冲击也要产生局部高温。当空泡凝结时，局 裂缝，压力突然下降时，缝隙中的液流又吹出来， 部温度可达到300°C左右，所以在这种高温、 循环下去造成金属破坏，最终成块脱落——剥蚀。 高压作用下，又促使了空蚀对金属表面的氧化 ，这就是化学作用。
4）微射流理论 空泡在溃灭过程中还会产生高速的微射流束， 产生很强的冲击力，对材料表面产生破坏作用。
应用
空蚀危害
空化与空蚀对水力机械性能的影响对性能产 生影响，主要表现为四个方面： 1）破坏过流表面 2）机器能量特性发生变化 3）引起振动和噪声 4）使机组检修频繁
应用
空蚀防护
水力空化论文：水力空化及CFD数值模拟
【中文摘要】空化是由于液体中的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化而引发的微气泡(或称气核)爆发性生长而后又溃灭的现象。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型:声空化,光空化,粒子空化和水力空化。其中,水力空化现象发生在很多场合,例如在管径急剧变化的管道中和水力机械中。水力空化发生时伴随空化泡溃灭瞬间产生的能量释放,可以实现过程的强化。为了探究水力空化强化效应的机制和效果,寻求影响空化强化效应的基本规律,本论文就此开展了如下研究工作:设计建立实用有效的水力空化实验装置;根据计算流体力学理论,用CFD软件FLUENT对空化流场进行数值模拟;采用空化自由基捕捉方法,定量检测水力空化羟自由基;在此基础上,研究了孔板、孔板—液哨型组合空化器及尾涡旋转空化器的各种参数对空化自由基产量的影响,以寻求最佳空化条件。研究结果表明:(1)在FLUENT中,可以采用标准k ??模型和空泡动力学模型对孔板式水力空化器进行数值模拟,模拟结果表明:当出口压力一定时,入口压力越大,空化强度越剧烈;增加孔径及小孔个数使空化强度减弱;增大液体密度和粘度使空化强度减弱;增大液体初始含气量使空化强度先增大后减小;(2)利用亚甲基蓝溶液能够成功捕捉水力空化产生的羟自由基,然后可以采用紫外分光光度计定量检测空化羟自由基;(3)孔板式水力空化器的空化效应随入口压力的增大而增强;孔径及小孔个数增加,空化效应减弱;流量相同的情况下,空化效应随孔板比周长的增加而增强。(4)孔板—液哨型组合空化器的空化效应随空化数减小而增强;入口压力增大,空化效应增强;与单孔孔板相比,加入悬臂式簧片哨后的组合水力空化器空化效应明显增强,最大可提高26.7%,且簧片尖端到孔板距离较短、簧片自由端较短时,·OH产量更高,空化效应更剧烈。(5)尾涡空化旋转发生器的空化效应随入口流量的增加而先增大后减小,即流量存在一个最佳值使空化效应最强。
水力空化在污水处理中的应用与发展
水力空化在污水处理中的应用与发展摘要：水力空化作为一种非常复杂的物理现象，能够产生极高的温度与瞬时高压，从而带来众多的应用。
本文综述了水力空化的概念，产生的机理，水力空化降解水中有机污染物的机理以及其在污水处理中应用的研究进展，提出了水力空化作为一种新型的水处理技术具有潜在的应用前景，同时也提出一些仍需解决的问题。
关键词：水力空化；污水处理；有机物降解0引言“空化”现象是一种物理现象。
早在1753年欧拉就指出“：水管中某处的压强若降到负值时，水即自管壁分离，该处将形成一个真空区，这种现象应予避免”。
1849年英国海军发现螺旋桨转动时有大量气泡产生，这些气泡又随即在水的压力作用下收缩内爆，致使螺旋桨产生剧烈振动，这是历史上首次对空化现象物理本质的描述随后人们便把液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空泡）的形成、发展和溃破的过程称为空化。
自发现空化现象以来，人们了解到空化会产生种种不利影响，例如对水力机械、船舶、液压元件以及众多水利工程的空蚀破坏，因此，一百多年来国内外学者一直致力于研究如何防止和避免空蚀的损害和破坏。
近年来，随着研究的深入，人们逐渐认识到，空化发生时释放的巨大能量可为一般条件下难以实现或者不可能实现的物理、化学反应提供一种非常特殊的环境，应该予以利用。
根据产生的方法，空化一般可以分为4种类型：（1）声空化；（2）水力空化；（3）光空化；（4）粒子空化。
其中，研究较为普遍的是超声空化和水力空化。
超声空化装置产生的能量集中、空化效应强烈，对各类有机物有良好的氧化效果，得到了众多学者广泛深入的研究，在理论和实验方面已取得了大量的成果。
但是超声空化的最大弊端是难以实现工业化，主要由于空化效应只在超声探头附近产生，能量利用率较低，难以对污水进行大规模处理。
因此，人们开始转向水力空化的研究。
1993年Pandit和Joshi首次利用水力空化进行脂肪油水解实验，结果表明利用水力空化作为能量输入，能够促进脂肪油水解，并且比超声空化节能。
水利机械空化
第七章水力机械的空蚀破坏§7-1 水力机械的空化现象简介一、水力机械中的空化形态水力机械中可能存在的空化：游移空化，固定空化，漩涡空化。
导流面来流方向突然发生变化，易出现固定型空化；导流面来流方向逐渐变化，且冲角较小则可能出现游移空化；叶轮出口边（转轮进口边）、叶轮与固定件之间的间隙处，由于压力的急剧变化，常出现漩涡空化。
偏离最优工况的水轮机尾水管中常出现漩涡空化。
在固定空化出现的同时，在固定空泡的表面也伴随有游移空泡产生。
二、水力机械中空化现象的分类通常不按空化的基本形态分类，而按空化发生的部位分类，分成四类：翼型空化，间隙空化，空隙空化，局部空化。
1、翼型空化——叶片式水力机械普遍存在的一种空化现象（1）翼型空化与翼型几何形状有关图7-1：反击式水轮机叶片空化一般发生在叶片的背面：Ⅰ区和Ⅲ区；Δβ<0时，空化将发生在Ⅱ区。
图7-1 翼型空化部位示意图翼型空化与翼型几何形状的关系：图7-2：对称翼型压力分布压力分布情况：A 、B 两个低压区；空化：可能在四个部位出现空化区。
当系统p 下降时，首先在A 点发生空化；p 进一步降低，空泡长度延伸；有可能B 点尚未出现空化前，A 点空泡下游端已到达B 点。
若p 再进一步下降，空泡长度会有较大的增长。
图7-2 对称翼型的压力分布翼型特征：头部为半圆形；尾部的断面逐渐变尖图7-3 尖拱二维柱体的压力分布图7-3：将图7-2翼型头部稍加修改：用一个二倍柱径的尖拱代替圆头，见图7-3。
低压点仍为二个（A、B点），但A点已向下游移动，负压绝对值减小。
当p下降到一定值时，空泡将包围整个翼型，只在头部有限区域存在正压区。
结论：翼型空化可以靠改变翼型的几何形状加以改变。
（2）翼型空化与运行工况有关以水泵为例，泵工况发生变化时，进口相对速度和大小发生变化。
见图7-4设在叶片进口处为法向入流，β—叶片进口安放角；1β′：小流量时叶片进口相对水流角；1β′′：大流量时叶片进口相对水流角。
水利空化
影响水力空化的因素
液体物性的影响： • 饱和蒸汽压强的影响 • 表面张力的影响 • 液体粘性的影响 • 液体密度及压缩性的影响
影响水力空化的因素
• 水流含气量的影响 • 有机污染物的性质
国内外对水力空化在废水处理方面的研
• 1993，对水力空化装置和UV辐射的联用进 行了研究.
• 1995年.，水力空化确实对p-硝酸苯酚有降 解作用
水利空化 （hydrodynamic cavitation）
演讲人：吕阳
空化简介
• 空化就是当液体内部局部压力降低于液体的饱和蒸汽压时， 在液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空化泡） 的形成、发展和溃破的过程。
• 超声空化效应、水力空化效应、光空化效应、粒子空化效 应
• 用射流和涡流空化效应技术 • 羟基自由基 • 克拉波罗方程PV=NRT • 高温、高压、高流速、温度变化速率大
• 将水力空化技术工程化和产业化
空化的发展
• 空化作用一般包括3 个阶段: 空化泡的形成、 长大和剧烈的崩溃
• 初始空化 • 片状空化 • 超空化
水力空化去污的机理
• 未溶解的气核 • 羟基自由基的氧化 • 在空泡溃灭时的高温高压作用下, 金属晶粒间形成
热电偶, 冷热端间的电位差对污染物质起电解作用, 从而去除水中染物。
水力空化的动力学基础
• 水中存在很多含有气体或蒸汽的小气泡级 固体微粒等异相介质
• 气核的存在是形成空化的基础. • 气核形成理论 • 空泡的发育 • 空泡的油灭 • 临界状态
影响水力空化的因素
液体的温度： • 液体温度越高, 对空化的产生越有利, 但是温
度过高时,空化减弱。 • 一般水溶液的温度在40 ℃ • 有机溶剂40℃ —75 ℃ 之间
水力空化技术
水力空化技术水力空化技术是一种利用水力能量将液体转化为气体的技术。
在这个过程中，液体被加热并蒸发，产生气泡和气体，从而形成泡沫状物质。
这种技术被广泛应用于多个领域，如能源、环境保护和工业生产等。
水力空化技术在能源领域具有重要的应用价值。
通过将水加热并转化为蒸汽，可以产生大量的动力。
水力空化技术被广泛运用于水力发电站中，通过驱动涡轮发电机来产生电能。
这种清洁能源的利用方式不仅可以减少对化石燃料的依赖，还可以减少二氧化碳等温室气体的排放，对环境保护具有重要意义。
水力空化技术在环境保护方面也发挥着重要作用。
在污水处理过程中，水力空化技术可以有效地将有机废物转化为有用的气体，如甲烷。
这不仅可以减少废物的体积，还可以通过燃烧甲烷产生能量，进一步减少对外部能源的需求。
此外，水力空化技术还可以用于处理工业废气中的有害物质，如二氧化硫和氮氧化物，从而减少对大气环境的污染。
水力空化技术还在工业生产中发挥着重要作用。
在某些化学反应过程中，需要将液体转化为气体，以提供反应所需的动力。
传统的加热方法往往需要高温和高压，而水力空化技术则可以在较低的温度和压力下实现这一目标。
这不仅可以提高生产效率，还可以减少能源消耗和设备成本。
值得一提的是，水力空化技术对于某些特殊材料的处理也具有独特的优势。
例如，对于一些难以降解的有机物质或高分子材料，传统的处理方法往往效果不佳。
而水力空化技术可以将这些材料分解成较小的分子，从而提高后续处理的效率。
此外，水力空化技术还可以应用于材料表面的改性，提高其性能和稳定性。
水力空化技术具有广泛的应用前景和重要的社会经济价值。
通过将液体转化为气体，该技术可以在能源、环境保护和工业生产等领域发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步，水力空化技术将进一步完善和创新，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
【VIP专享】水力空化处理压载水技术
水力空化处理压载水技术摘要:针对水力空化技术进行了全方位的阐述，包括空化的产生、发展及溃灭的过程，以及空化产生的机理及其应用，并设计制作了一套用于处理船舶压载水的水力空化发生装置。
关键词:空化；空泡；孔板[3]一.压载水船舶空载时为了保持稳定性，在起航时要将一定量的海水抽进压载舱以增强抗风浪能力，到港装货时再将水排出，这部分海水称为船舶压载水。
油轮卸油后在回程途中，为保证规定的适航性，避免砰击现象或空船振荡，必须加装压载水。
沿海油轮所需压载水量为总载油量的20%-25%，远洋油轮为35%-40%，恶劣天气为40%-50%，特殊情况下高达50%-60%[4]。
目前，压载水处理系统采用的处理方法主要有：（1）机械法利用离心、过滤等方法去除有害生物，一般机械法和其它方法配合使用。
（2）物理法利用紫外线直接杀毒，利用脱氧法去除舱室和海水的氧气使微生物死亡。
（3）化学法在水中生成强氧化性物质，杀死水中的微生物。
电解产生次氯酸钠，化学药剂产生的过氧化氢都是属于这种类型。
[2]二.水力空化原理三.远洋船舶压载水可能造成的危害人们对船舶产生的油污染、柴油机排放造成的空气污染等环保问题已达成共识,但对船舶压载水造成污染还缺乏足够重视。
船舶装载压载水是船舶离岸时携带用于船舶稳定平衡的压载物，许多种细菌、植物、动物存活于压载水及其沉淀物中，会不可避免地吸入水生微生物，其中一些是有毒害的。
且其它一些微生物当从它们本地生态系统进入另外一个不同生态系统时会出现潜在的危害性。
这不仅污染当地的水域环境，也危及人类健康。
据估计，全球所有海上运输船舶所携带的压载水数量，每年大约有120亿吨，每天存在于船舶压载水中随船周游世界的生物达7000种。
如此，从一个国家港口加装的压载水所含的水生物，就会在船舶到达另一个国家港口装货时随压载水被排放到改过的水域中，其中某些生物可能会造成经济和环境方面的灾难性后果。
有关方面在对大连港口船舶压载水入侵生物现状的调查时发现，４种甲藻等有毒藻类是通过船舶压载水传播到我国的，并造成大面积的赤潮灾害。
2012水力机械空蚀及防护_1章空化基本概念解析
固定型空化
一种相对稳定的空化形式；
空化初生后，形成附着在边界上的空腔； 固定空泡的表面有时可观察到脉动，并有许多小 型的瞬态空泡掠过； 固定空泡的长度与绕流体的形状、表面粗糙度、 流体的物理性质和流场压力、速度的分布有关；
固定型空化
固定空泡并不总是稳定的，当空泡长度发展到一
定程度，流场中的负压力梯度达到一定数值时， 紧靠导流体的液体流速将降为零，接着出现向上 游移动的回注水流，空泡将逐渐脱离固体边界而 随水流漂移，稍后将在同一位置观察到第二个和 第三个固定空泡出现；
漩涡型空化
水轮机尾水管中漩涡空化的现场临摹图：
漩涡型空化
漩涡空化的寿命可能比游移空化长，在漩涡角动
量的维持下，溃灭速率慢，故溃灭压力较小； 漩涡只能在液体内部存在，所以只有漩涡在接触 物体表面溃灭时，才起破坏作用； 漩涡的不稳定在流场中引起的脉动压力将危及机 器的稳定运行。
振动空化
产生在振动并与液体直接接触的机器部件表面；
下的饱和蒸汽压力PV时，发生的汽化现象。 现象： 1）形成蒸汽型（含气型）空泡； 2）随着液体内部压力的变化，空泡生长、压缩和 溃灭的全过程。
二、空化现象要点
空化是静止的或流动的液体的一种动态过程。 无论固体或气体，在正常情况下都不会发生 这种情况 空化是液体中压力降低的结果，只要使压力 降低并保持在液体性质所决定的临界压力以 下一定时间，空化就可能发生。所以可以通 过控制压力来控制空化的出现及其变化过程 空化现象是一种物理变化过程，它涉及空泡 生长、压缩和溃灭的全过程
水力机械空化数值计算与试验研究
参考内容
一、引言
水力空化现象是一种在液体介质中产生的极端物理现象，涉及众多科学领域， 如能源、环保、化工等。近年来，随着计算流体力学的发展，数值模拟成为研究 水力空化的重要手段。本次演示将介绍一款广泛使用的数值模拟软件——FLUENT， 并探讨其在水力空化研究中的应用。
二、FLUENT软件与水力空化数 值模拟基本概念
三、水力空化数值模拟的应用领 域及实验流程
1、应用领域：水力空化现象在许多领域都有重要应用。例如，在能源领域， 水力空化可用于提高水力发电效率；在环保领域，水力空化可用于水体除污和净 化；在化工领域，水力空化可用于强化传热和化学反应过程。
2、实验流程：水力空化数值模拟的实验流程主要包括以下步骤：（1）建立 数学模型；（2）利用FLUENT软件进行数值求解；（3）结果分析；（4）根据实 际需求进行模型修正和优化。
二、液压缸的基本结构与工作原 理
液压缸是工程机械中的关键元件，主要利用液体的压力能转换为机械能，推 动执行机构进行工作。其结构主要由缸体、活塞、活塞杆、密封件等组成。当压 力油进入液压缸的左端时，推动活塞向右移动，进而带动活塞杆及负载运动。
三、有限元分析方法在液压缸中 的应用
有限元分析通过将连续的物理系统离散为有限数量的单元，并对这些单元进 行数学建模和求解，来获得系统的近似解。应用在液压缸中，可以更精确地模拟 其动力学行为和应力分布。
4、1动力学仿真结果
通过模拟计算，我们得到了液压缸在给定工作压力下的位移响应和速度响应。 从位移响应曲线可以看出，液压缸在初始阶段表现出明显的弹性变形，随着压力 的增加，位移逐渐增大。速度响应曲线显示了活塞杆的运动速度随着时间的变化 情况。
4、2应力分析结果
在给定的工况下，液压缸的应力分布情况是的重点。通过有限元分析，我们 得到了液压缸各部位的最大主应力分布。结果显示，最大主应力出现在活塞环槽 处，这是因为在高压工况下，此处容易产生变形和泄漏。此外，活塞杆与活塞连 接处也产生了较高的应力。这些结果对液压缸的结构优化和材料选择具有指导意 义。
水力机械空化与空蚀
• ⑤ 诱导轮
• ⑥ 超空化翼型
4 水力机械的空化与空蚀
§4-2 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）
2g
w02 [(wk 2g w0
)2
1] 2
w02 2g
(1 )
c02 2g
1
c02 2g
即：
hr
1
c02 2g
2
w02 2g
hsk
c02 2g
当初生空化（出现第一个空化空泡）时
ha hr
要求 hr ha
临界汽蚀余量 hcr ：效率下降1%~3%时所对应的 ha
实际中一般认为：
hcr
p
• 对于同一台泵，当转速变化时
hrP ( D1P nP )2 ( nP ) 2
hrM
D1M nM
nM
4 水力机械的空化与空蚀
§4-2 汽蚀性能参数
• 2、汽蚀比转速
QP QM hrP
(
D1P )3 D1M ( D1P
nP nM nP
)2
消去
D1P D1M
hrM D1M nM
nP
QP1/ 2 hrP 3 / 4
H s
pa
ps
由
ha
ps
c
2 s
pv
2g
得
H s
pa
c
2 s
2g
ha
pv
要不发生汽蚀 ha [h] ,当 ha [h]时, H s 有最大值
水力空化发生机理
水力空化发生机理
水力空化是指在液体中，由于局部压力降低而导致液体瞬间蒸发和形成气泡的现象。
当液体流速过高或压力过低时，液体表面会发生剧烈的震动，随后液体会迅速沸腾并形成气泡，这种现象被称为水力空化。
水力空化的发生机理主要是由于局部压力降低引起的。
在液体中，存在着一定的气体含量，当液体流速过高或压力过低时，液体中的气体被拉伸并形成气泡。
随着气泡尺寸的增大，液体表面会发生剧烈的震动，从而形成了水力空化现象。
水力空化的危害主要表现在对设备的磨损和损坏上。
在液体中形成的气泡会在液体流动的过程中不断地破裂和形成，产生巨大的冲击波，这会导致设备受损或破坏，影响设备的安全运行。
为了防止水力空化的发生，可以采取一些措施。
例如，增加液体的压力和流量，减少液体的气体含量，改善管道的设计和安装等。
这样可以有效地减少水力空化的发生，提高设备的安全性能。
- 1 -。
水力空化水处理设备结构设计的开题报告
水力空化水处理设备结构设计的开题报告一、研究背景目前，水污染已经成为全球面临的重要环境问题之一。
随着水污染控制要求的不断提高，高效、经济、环保的水处理设备需求日益增加。
水力空化水处理技术是一种新型的水处理方法，其优点是处理效率高、处理成本低、环保、无毒害等。
因此，研究水力空化水处理设备的结构设计具有重要的现实意义和应用价值。
二、研究目的本研究将以水力空化处理技术为基础，探究水力空化水处理设备的结构设计方法，重点研究以下内容：1. 水力空化水处理设备的结构类型2. 水力空化水处理设备的流体力学特性3. 水力空化水处理设备的设计原则和方法三、研究内容和研究方法1. 研究水力空化水处理设备的基本原理和工作机理；2. 研究水力空化水处理设备的结构类型，重点研究环流式和流化床式两种主要类型的结构设计；3. 采用计算机流体力学仿真技术，分析不同结构类型的水力空化水处理设备的流体力学特性；4. 根据流体力学仿真结果，进行水力空化水处理设备结构的优化设计，探究水力空化水处理设备的设计原则和方法。
四、研究计划本研究计划于2022年9月开始，历时10个月，具体研究计划如下：第一阶段（一个月）：文献调研、开题报告编写；第二阶段（三个月）：水力空化水处理设备基本原理和结构类型的研究；第三阶段（三个月）：水力空化水处理设备的流体力学仿真研究；第四阶段（三个月）：水力空化水处理设备的结构优化设计和实验验证；第五阶段（一个月）：论文撰写和答辩。
五、预期成果本研究预期将探究水力空化水处理设备的结构设计方法，得出以下成果：1. 对水力空化水处理设备的结构类型进行综合评估；2. 分析水力空化水处理设备的流体力学特性，为结构优化提供参考；3. 提出水力空化水处理设备的设计原则和方法，为其应用推广提供依据；4. 将研究成果应用于现有水处理设备的优化改进中，提高其处理效率和环保性能。
六、可行性分析本研究采用计算机辅助仿真技术，并结合实验验证，具有较高的可行性和可靠性。
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水力空化的动力学基础
• 水中存在很多含有气体或蒸汽的小气泡级 固体微粒等异相介质 • 气核的存在是形成空化的基础. • 气核形成理论 • 空泡的发育 • 空泡的油灭 • 临界状态
影响水力空化的因素
液体的温度： • 液体温度越高, 对空化的产生越有利, 但是温 度过高时,空化减弱。 • 一般水溶液的温度在40 ℃ • 有机溶剂40℃ —75 ℃ 之间
水利空化
（hydrodynamic cavit介
• 空化就是当液体内部局部压力降低于液体的饱和蒸汽压时， 在液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空化泡） 的形成、发展和溃破的过程。 超声空化效应、水力空化效应、光空化效应、粒子空化效 应 用射流和涡流空化效应技术 羟基自由基 克拉波罗方程PV=NRT 高温、高压、高流速、温度变化速率大
• • • • •
空化的发展
• 空化作用一般包括3 个阶段: 空化泡的形成、 长大和剧烈的崩溃 • 初始空化 • 片状空化 • 超空化
水力空化去污的机理
• 未溶解的气核 • 羟基自由基的氧化 • 在空泡溃灭时的高温高压作用下, 金属晶粒间形成 热电偶, 冷热端间的电位差对污染物质起电解作用, 从而去除水中染物。
展望和问题
• 反应装置简单、运行和管理费用低、大规 模化投人运行相对容易、空化装置更为经 济、空化效果更为理想等. • 水力空化处理废水的机理没有深人探讨; 目 前实验研究的规模较小, 主要在实验室进行 小型的试验, 存在着空化器放大的问题等. • 将水力空化技术工程化和产业化
影响水力空化的因素
液体物性的影响： • 饱和蒸汽压强的影响 • 表面张力的影响 • 液体粘性的影响 • 液体密度及压缩性的影响
影响水力空化的因素
• 水流含气量的影响 • 有机污染物的性质
国内外对水力空化在废水处理方面的研
• 1993，对水力空化装置和UV辐射的联用进 行了研究. • 1995年.，水力空化确实对p-硝酸苯酚有降 解作用 • 2001年，利用水力空化装置对若丹明B化合 物的降解进行了实验研究（优于UV法） • 2009年，对KI等的卤素氧化的发生器的研究 和原理的改进