射流清管装置

空穴（集束）射流清洗技术
技术原理：空穴射流清洗技术运用的是流体 力学领域中的“空穴效应”原理。放入管路 中的清洗器，在流水和压缩空气的推动下快 速向前移动。清洗器上的金属叶片产生高频、 剧烈振颤，清洗器被由此产生的急速旋转的 涡流所包围，形成了连续移动的低压区，这 个区域的流水始终呈汽化状态，由此产生的 细微汽泡，又迅速被压缩直至崩裂，瞬时激 射出强力的微射流，无数的微射流汇聚成冲 击波彻底粉碎沉积物。
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。 美国学者 R.T.柯乃普等通过计算得出, 空穴 破灭时的压力强度可达到 103 个大气压量级。
产生空化的原因
产生空化的主要原因有三: ①高速水流作用； ②物体形状结构； ③物体表面不平整。
(1) 由于物体表面局部不平整而产生局部漩涡或压 力脉动而造成水流局部压力降低是产生空化的基本 原因。 (2) 因物体布置或体形设计不合理造成局部 压力降低或产生负压是产生空化的根本原因。(3) 因 水流速度大,使水流空化数减小,从而导致空化作用 的加剧是产生空化的主要原因。
通过能力强，弹性变形大：空穴射流清洗器由揉
性的叶片组成，收缩比可达30%以上。可以清洗复杂 的U型管、螺旋管，例如清洗盘管回程较多的水套炉。 如果发生卡阻，使用电子定位仪可以在短时间内准确 认定卡阻位置并排除。
清洗范围广：对Φ40-1000mm的管路均可 清洗,没有长度、垢质的限制。 安全可靠：常压工作无安全隐患，高压水 射流清洗的水压达到100-200Mpa,对施工 现场人员的人身安全构成重大威胁。 真正环保：由于是纯物理清洗技术，对管 道无损伤，对环境无污染。
清洗速度快：清洗器在长度为1Km地下管线中的运
行时间只有15分钟左右，在水套加热炉中的运行时间 只有5分钟左右即彻底完成清洗任务，而且一次性清 洗距离越长越见优势。
清洗行程长：动力水流自清洗器的缝隙中激射而出，
扫清了前面被清洗下来的污垢，不会阻塞。现有的 Pig清管器利用刮挤功能除垢，硬度大，不过水，极 易造成前方污垢严重堵塞，影响清洗距离。高压水射 流清洗的单次施工距离受自身设备的限制,只有一、 二百米。
空化射流在管道清洗中的应用
所谓空化射流：就是人为地在水射流流束内 产生许多空泡，利用空泡破裂所产生的强大 冲击力增强射流的作用效果。 空化射流的基本原理是从喷嘴出来的射流在 其内部诱使生成充满水蒸汽的空化泡，适当 调节喷嘴结构与冲击物体表面距离，使这些 空化泡有长大、压缩过程。当射流冲击到物 体表面时，空化泡破裂，产生微射流和激波 冲击，打破管内壁与污物之间的粘合力，从 而实现对管道的彻底清洗。
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漩涡型空化：自过流边界突变处因水流分离 而形成,形态不稳定,是一种瞬息随机变化空 化。 振荡型空化：是一种无主流空化,与前几种 相比,主要是其产生的作用力为连续的高振 幅和高频的压力脉动。 本清洗装置主要就是利用漩涡型空化和振荡 型空化来实现其清洗功能的。
另外按空化的发展阶段则可分为: ①初生空 化：随水流中压力的降低,水流中开始出现 的阵发性空泡; ②附体空化：运动物体的初 生空化的进一步发展,致使该流体上产生直 观为一片固定的空化区,其尺寸随流速增大 压强降低进一步发展; ③超空化：压力进一 步降低,空化超过绕流体范围,形成一个包围 流体的大空腔。 其中超空化状态（固体整个边界面上的空泡 发展延伸到固体尾端的液体中）可应用设计 高转速的超空化螺旋桨来实现。
射流清管原理及装置简介
射流清管装置的初步设想
空穴现象及空穴的产生机理
空穴效应：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空穴 (空泡) 的形成、 发展及 溃灭的过程。 空穴现象：流场中，由于某种原因（如速度突变） 使流场压力降低而促使气泡产生的现象。 空穴现象一般在由高压向低压转变时才会产生。 当流场中局部压强降低到某一临界值时,空穴就在低 压区产生,空穴随着水流被带到高压区时,就会突然 溃灭而产生频率很高的冲击力。
与其他清洗方法相比，空穴射流清洗 技术的优势
清洗效果好：集束射流清洗技术的清洗原理 和现有的Pig清管器的清洗原理有根本上的不 同，能够以更大的能量对垢层进行冲击。集 束射流清洗技术运用的是流体力学中的“空 穴效应”原理，在清洗过程中产生高速微射 流和冲击波，对油垢、化学垢、水垢、锈垢、 软性垢、硬性垢、粘性垢等多种垢质都能进 行彻底清除。
空化效应：液体中空泡溃灭时产生的空蚀、 噪声、振动和发光等现象。 流体力学通常把流体作为一种连续介质研究 ,空化是液体中产生的一种现象,是液体从液 相变成汽相的相变过程，空化的结果使得动 介质的连续性遭到破坏。此时在液体中的某 些部位出现充满蒸汽的空穴腔即蒸汽空穴, 当蒸汽空穴随着水流进入高压区，空气中的 蒸汽顿时凝结，空泡溃灭，随之产生高压、 高温、放电及发光现象，此为空化现象全过 程。
空化及其相关概念
空化现象:当物体在液体中高速运动时, 在固体和液
体的交界面上, 压力会大大降低, 有时甚至会产生接 近真空的负压, 此时, 即使是常温下, 局部的水也会 沸腾, 形成低压的微小气泡。 在周围水压的作用下, 这些气泡急剧崩溃, 并伴生强大的冲击波, 这便是空 化现象。 空化数：代表空泡内外压力差的无量纲数 ，也是表 示水流是否容易发生空化的参数，空化数愈小空化 现象愈显著 。 通过改变来流压强或速度，可改变空化数和空化状 态。
空化类型
游移型空化：指在过流表面的液体中形成很 多独立的互不相连的小空泡水流掺混,是不透 明的乳白雾状空化云。随水流中压力而变化, 过流体上独立的小空泡随之生长、发展和溃 灭,并随水流的运动而移动。 固定型空化：游移空化的发展,空泡不断聚集 和扩大,直观为一较大的空泡腔,内部充满水流 ,呈透明状。
空泡流理论的概念及类型
空泡流理论：研究水中运动物体在物面上产 生空化形成空泡的情形下，绕流流场和水动 力特性的理论。 空泡流有两种类型：①超空泡流：空化充分 发展，空泡从物体表面延伸到尾部后面的流 动。②局部空泡流：空化区域仅覆盖物体部 分表面而不超出物体尾部的流动。
目前存在的清管装置及其缺陷
目前主要应用的清管方法为化学清洗和PIG 清洗。 化学清洗的缺陷：用液量大，施工时间长； 用液量大， 用液量大 施工时间长； 废液处理难；对管线有腐蚀；施工成本高。 废液处理难；对管线有腐蚀；施工成本高。 PIG清洗缺陷：需要多个PIG，并分多次工序， 需要多个PIG 需要多个PIG，并分多次工序， 费工费时。 费工费时。