空化射流清洗技術的原理介紹

空化射流清洗（xǐ）技術是將空化作用引入水（shuǐ）射流技術中而形成的新型水下設施清洗技術。通過控製壓力、流速等參數使水流束經過空化噴嘴時產（chǎn）生大量（liàng）的空化泡，利用空化泡在材料表麵的狹小區域內潰滅產生（shēng）高達140～170 MPa的微射流衝擊，達到清理設施表麵附著物和（hé）汙垢層的目的。相對（duì）其它清洗技術（shù），該技術不（bú）但具有高效、節（jiē）能、環保（bǎo）、安全等優點，而且具有不傷害設施母材，極少或者完全（quán）不傷害完整防腐層的顯著優勢，可對船舶（bó）螺旋槳等設備薄片（piàn）區域進行合理有效的清洗。下麵主要介紹空化射（shè）流清洗技（jì）術的原理。

空化射流清洗技術的原理介紹：
 
空化是由於液流係統的局部低壓(低於相應溫度下該液體的飽和蒸氣壓)使液（yè）體蒸發而形成的空（kōng）化泡(即氣核，半徑一般（bān）在20 μm以下)爆發性生長的（de）描述。假設收縮段（duàn）上下遊壓力分別為P1和P2，收縮段壓力為Pc，水流速（sù）度為Vc，當Pc降至當地的水飽和蒸汽壓力Pv，即Pc≤Pv 時，在收縮段內局部低（dī）壓區將產生空化，空（kōng）化泡（pào）在收縮截麵的邊界（jiè）層內孕育並形成，在低壓區（qū）內獲得成長。可見，空化的實質即是流體在動力和熱力的聯合作用下，液體介質局部的液～氣相變過程（chéng）。

空（kōng）化數（shù）是用於判斷空化是否發生的無量綱臨（lín）界參數。壓力和流速是空化發（fā）生的主（zhǔ）要影響因（yīn）素，在高圍壓的淹沒空化射流下，如空化射流在水下的清洗作業，空化數的計算式可以簡化表示為下遊壓力與噴嘴總壓差的商：σ＝P2/(P1－P2)。當σ≤1時，可以產生空化作用；當σ≤0.5 時，可以產生穩定的空化射（shè）流。

當水在高（gāo）速流動中局部絕對壓力降至當地溫度下的飽（bǎo）和蒸汽壓時（shí），溶解在水中的空（kōng）氣釋放出來，形成許多微小的空化泡，空化泡（pào）潰滅引起強大的微射流衝擊。空化射流就是人為地（dì）使水射流束中產生高密度空化泡，利用大量的空化泡在物體表麵局（jú）部微（wēi）小區域潰滅產生的強大微射流衝擊力而達到（dào）清洗設施的堅硬汙垢（gòu）和附著海生物的目的。如（rú）下圖：
 
近球形（xíng）空化泡隨射流運動（dòng）到固體表麵附近，淹沒射流在固體表麵形成一層橫向漫流，使空化泡距固（gù）體（tǐ）表（biǎo）麵較遠側的液體壓力低，向心運動速度較其他部分慢，空化泡在向固體表麵運動的過（guò）程中，其近表麵側與固體表麵的距離基本不變（biàn）。忽略液體粘性的影響，空（kōng）化泡為保持動量守恒，必須做加速（sù）運動，遠表麵側向內凹進，靠近近表麵側，空化泡因此被穿透形成（chéng）指向固體表（biǎo）麵、高速（sù）度、破壞力強的微射流。

國外專家Hammit通過計算和實（shí）驗測量得出（chū）：遊移型空化泡潰滅時，近壁處微射（shè）流速度可達70～180 m/s，在物體表麵產生的衝擊力高達140～170 MPa，微射流直徑約為2～3 μm，表麵受到微射流衝擊次數約為100～1000次/(s•cm²)。

在空化作（zuò）用中，空化泡潰滅瞬間產生極短暫的強（qiáng）壓力脈衝，氣泡周圍微（wēi）小空間形成局部熱點產生極端高溫、高壓，同時伴隨產生複雜的物理反應（yīng）、化學反應、機械作用、電化學作用和熱作用。衝擊（jī）壓（yā）力（lì）高達140～170 MPa的微射流大部（bù）分直接或者間接作（zuò）用在設（shè）施表麵的海生物汙垢層上，使海生物汙（wū）垢從材料表麵分離下來，從而起（qǐ）到清洗作用。