空化射流

空化射流

简介：

空化射流是一种在射流中自然产生空化气泡的连续射流，空泡或采用空气或采用淹没方式产生，采用多种方法在流体中形成一个压力低于当地蒸汽压力的区域，这样也就激发了空化核的生长（流体中的气泡），这些气泡被卷入射流进一步生长，直到它们接近被清洗或切割的表面由于受阻滞而引起破裂。在破裂过程中，产生非常高的压力和微射流，靶面应力高于大多数材料的抗拉强度。虽然单独的空泡破裂造成的破坏程度较小，但持续渐增的此类现象使得材料的失效延展扩大。

形成机理：

空化是由于液流系统中的局部低压( 低于相应温度下该液体的饱和蒸气压) 使液体蒸发而引起的微气泡( 或称为气核) 爆发性生长现象。通常见到的液体都不是纯液体，里面含有许多微粒杂质，如固体微粒、微生物和微气泡。这种微气泡的半径一般在20μm 以下，叫做气核或空化核。当液体压强低到相应温度下的饱和蒸气压强时，空化核开始膨胀，实现空化。当环境压强高于相应温度下的饱和蒸气压强时，空化泡湮灭。

在实际工程应用中，不管是避免空化，或利用空化，都关心空化在什么时候发生。对于已经有的液体系统，如果检测到绝对压强等于或低于饱和蒸气压强的区域，则空化必然出现。但是，如果要预测一种新设计和研制新的液体系统内是否会发生空化，光通过检测就行不通了。为此，人们试图通过相似准则，像流体力学中的雷诺数一样，定义一个数，在不同的系统里，只要这个数相等，则它们的空化状态就一致，并且可以用一个临界数来判断空化是否发生。这个数被命名为空化数。影响空化发生的因素很多，如流动边界条件、绝对压强、流速、液体粘性、表面张力等，但主要影响空化发生的是压强和流速。

作用力原理：

空化射流作用原理表现在以下两个方面，它们分别是：

（1）空化的腐蚀原理。通常情况空化的力学冲击对物体的腐蚀起到了巨大影响，而且腐蚀的效果使冲击的效果更加明显，使高压清洗机打出的高压水射流冲击强度可能小于被作用物体的力学强度。

（2）机械的作用原理。被清洗物体的表面空蚀破坏，是因为空泡破灭产生的微射流和和冲击波的强大作用力所致。通俗地来说就是球对称的破裂方式，这种破裂方式在空化射流中表现为两种情况：

一种情况是——空化泡在刚性固体表面附近的破裂；

另一种情况是——在压力梯度作用下空化泡的破裂。

优点和缺点

（1）相对于连续射流，空化射流的优点如下：

①硬质物品所需工作压力大幅度降低；

①喷嘴和其他高压部件寿命延长；

①切缝比连续射流要宽得多，这对表面清洗来说是一个优点；

①在水下相对于连续射流性能有所提高。

（2）相对于连续射流，空化射流的缺点如下：

①切缝极大；

①流量比连续射流要大10倍左右；

①切割质量相对不好控制；

①靶距的局限性。

高压水射流除垢70MP 除锈220MPa 空压射流4.1-6.2 最高不超过16MPa 节能安全。

在国内空化射流技术已经应用于材料切割和粉碎、钻井破岩等领域.

一般情况下，因海洋微生物的附着，导致船舶速度下降10%至50%，船舶要消耗更多的燃油以弥补速度的下降，极大的增加了运输成本。人们对此进行了研究，附着在船壳、支柱、金属阀门以及螺旋桨上的污垢会大大降低其工作效率。在污垢组成厚度约2至3厘米时，贝壳的重量每平方米超过50公斤。由此计算，一艘150米的船需要清理的面积大概约为三千平方米，就有超过150吨的额外生物重量，同时由于海洋生物的附着，增加了被附着面的负载，增大了船舶运行能耗，降低了船舶运载能力。