闪蒸与空化

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闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器倒悬牵引床压力下的饱和水蒸气和饱和水。
编辑本段现象:
  物质的沸点是随压力增大而升高,而压力越低,沸点就越低。 那好,这样就可以让高压高温流体经过减压,使其沸点降低,进入闪蒸罐。这时,流体温度高于该压力下的沸点。 流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化,并进行两相分离。 使流体达到气化的设备不是闪蒸罐,而是减压阀。 闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
编辑本段形成原因:
  当水在大气压力下被加热时,100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。再加热也不能提高水的温度,而只能将水转化成蒸汽。水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫中央排水管显热,或者叫饱和水显热。在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫风刀干燥机潜热。然而,如果在一定压力下加热水,那么水的沸点就要比100℃高,所以就要求有更多的显热。压力越高,水的沸点就高,热含量亦越高。压力降低,部分显热释放出来,这部分超量热就会以潜热的形式被吸收,引起部分水被闪蒸神仙树学名叫双翅六道木成蒸汽。
编辑本段实际情况:
  闪蒸在管道系统中出现,容易对阀门产生汽蚀损坏,可以选择反汽蚀高压阀,其特点是多次节流分摊压差,也可以选用耐汽蚀冲刷材料。
闪蒸也可以作为能源,被利用在热力发电厂中锅炉排水的回收和地热发电中。
 液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时,液体内部或液固交界面上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程 。描述空化状态的无量纲组合 量称为空化数 σ。,其中集成搜索p∞、v∞分别为液体未扰动处的压强和流速,ρ为液体密度,pv为液体在环境温度下的饱和蒸气压。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。有关空化的基础研究包括空化机理、空蚀、空泡流理论、空化效应和非定常空化等课题。水力机械、高速涵洞、水翼、舵、水中兵器等都会遇到空化问题,致使材料剥蚀,机械效率降低,并产生振动和噪声。但在流态显示、水力钻孔和工业清洗作业中,也可发挥空化的有益作用。
编辑本段空蚀
  液体中运动物体受空化冲击后,表面出现的变形和材料剥蚀现象,又称剥蚀或气蚀。空化过程中,空泡急速产生、扩张和溃灭,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,从而加速电化学腐蚀过程。剥蚀区域材料的机械性能显著恶化,导致空蚀量剧增。在有关工程设计中,须预先进行模型试验,采取措施,尽量避免发生空蚀;也可在会发生空蚀的部位涂上或包上弹性强的抗空蚀材料,或注入气体以吸收空泡溃灭所辐射的能量。是局部空化(局部边界面上出现空泡)的后果,故有时可利用超空化状态(固体整个边界面上的空泡发展延伸到固体尾端的液体中)来避免空化,如设计高转速的超空化螺旋桨和超空化水泵等。
编辑本段空泡流理论
  研究水中运动物体在物面上产生空化形成空泡情形下,绕流流场和水动力特性的理论。空泡流有两种类型: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。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。为用数学方法对空泡流进行计算,必须建立空泡流模型,如映象模型、回射流模型、开放尾流模型、螺旋涡模型等。在流体机械和水工设计中要尽量避免产生空化,但有时也利用超空化状态来达到高速稳定的运转状态,就需要利用超空泡流理论指导设计工作。
编辑本段空化效应
  液体中空泡溃灭时产生的空蚀、噪声、振动和发光等现象。空化噪声是一种很强的水动力噪声,在有关工程中通常应尽量避免。空泡溃灭时产生的脉冲作用加大结构物的振动,也会产生有害影响。在空化发光效应中,光强很弱,只能在暗室内才能测到。对这种发光效应的机理尚未弄清。有人把水洞实验室的光线遮掉,用30分钟长曝光时间摄取空化发光的图像,同时记录物体表面的空蚀强度,发现空化发光强度与空蚀强度变化趋势是一致的。因此,有可能利用空化发光效应预报空蚀强度。这种技术正在探讨中。
编辑本段空化状态
  液体中的固体同液体作相对运动时,固体周围的液体内部或液固交界面上的空化状态按照运动的速度,可分成亚空化、临界空化、局部空化和超空化四种。亚空化状态是在液体内部或液固交界面上没有空泡的状态;临界空化状态是在液固交界面上开始出现空泡的状态;局部空化状态是在固体局部边界面上和邻近液体内部出现空泡的状态;超空化状态是在固体整个边界面上和靠近固体尾端的液体中都出现空泡的状态。
编辑本段空化数
  描述空化状态的无量纲参数。空化数σ 的表达式为: 
  Voc 
  式中pV分别为液体的来流压力和流速;ρ为液体密度;pV为液体在环境温度下的饱和蒸气压。临界空化状态可以通过减压或增速把无空化状态的空化数降低到起始空化数σi,也可以通过增压或减速把局部空化状态的空化数升高到消灭空化数σd而得到。σiσd一般是不相等的,这种现象称为空化时滞。在各种空化状态下,即使空化数不变,每个空泡在流场中也都有各自的形成、发展和溃灭的过程。
编辑本段空化机理
  指空泡形成、发展和溃灭过程的物理本质。影响上述过程的主要因素有:液体本身的特性(表面张力、抗拉强度、温度、总空气含量、自由气体浓度、核谱即空化核的大小和尺度分布、粘性、压缩性、密度、饱和蒸气压等),液体的流体动力特性(湍流度、流场中的压力梯度、压力随时间的变化过程、热传导、气体扩散效应等)和沉浸物体表面的物化特性(表面浸润性、多孔性、粗糙度等)。其中空化核的存在是液体空化的先决条件;压力
场的作用是液体空化的外部原因,压力幅值和施加时间决定液体空化状态。工程上常用流场中最低压力系数来预测起始空化数σi,空化起始的经典相似律就是σi=-。但是,偏离经典相似律的情况是常见的,而且在相同的空化数值下,原型与模型的空化状态也往往不同,这就是所谓的空化的尺度效应。
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本文发布于:2023-06-08 14:34:09,感谢您对本站的认可!

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