空化射流清洗技術的原理介紹

空化射流清洗技術是將空（kōng）化作用引（yǐn）入水射流技術中（zhōng）而（ér）形成的新型（xíng）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生大量的空化（huà）泡（pào），利用空化泡在（zài）材料表麵的（de）狹（xiá）小區域（yù）內（nèi）潰滅產（chǎn）生高達140～170 MPa的（de）微射流衝擊，達到清理設施表麵附著物和（hé）汙垢層的目的。相對其它清洗技（jì）術，該（gāi）技術（shù）不但具（jù）有高效、節（jiē）能（néng）、環保、安全等優點，而且具有不傷害設施母材，極（jí）少或者完全不傷害完整防腐層（céng）的顯著優（yōu）勢，可（kě）對船（chuán）舶螺旋槳等設備薄片區域進行合理有效的清洗。下麵主要（yào）介紹空化射流清洗技術的（de）原（yuán）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（jú）部低壓(低於相應溫度下該液體（tǐ）的（de）飽和蒸氣壓)使液體蒸發而形成（chéng）的空化泡(即氣核，半徑一般在20 μm以下)爆（bào）發性生長（zhǎng）的描述。假設收縮（suō）段（duàn）上下遊壓力分（fèn）別為P1和P2，收縮段壓力為（wéi）Pc，水流速度為Vc，當Pc降至（zhì）當地的水飽和蒸汽壓力Pv，即Pc≤Pv 時，在收縮段內局部低壓區將產生空化，空化泡在收縮截麵的（de）邊界層內孕（yùn）育並形（xíng）成，在低壓區內獲得成長。可見，空化的（de）實質即是流體在動（dòng）力和熱力的聯合作用（yòng）下，液體介質局部的液～氣相變過程。

空化數是用於判斷空化是否發生（shēng）的無量綱臨界參（cān）數（shù）。壓力和流速是空化發生的主要影響因素，在高圍壓的淹沒空化射流下，如空化射（shè）流在（zài）水下的清洗作業（yè），空化數（shù）的（de）計算式可以簡化表示為下遊壓（yā）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（kě）以產生穩定的（de）空化射流。

當水在高速流動（dòng）中（zhōng）局部絕對壓力降至當地溫度下的飽和蒸汽壓時，溶解在水中的空氣釋放（fàng）出來，形成許多微小（xiǎo）的空化泡，空化（huà）泡潰滅引起強大的微射流（liú）衝（chōng）擊。空化射（shè）流（liú）就是人為地使水射流（liú）束中產生高密度空（kōng）化泡，利用大量的空化泡在物體（tǐ）表麵局部（bù）微小區域潰滅產（chǎn）生的強大微射流衝擊力而達到清洗設施的堅（jiān）硬汙（wū）垢（gòu）和附著海生物的目的。如下圖：
 
近（jìn）球形空化泡隨射流運動到固體表麵附近，淹沒射（shè）流在固體表麵形成一層橫向漫流（liú），使（shǐ）空化泡距固體表麵較遠側的液體壓力低，向心運動速（sù）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（tǐ）表（biǎo）麵的距離基本（běn）不變。忽略液體粘性的（de）影響，空化泡為保持動量守恒（héng），必須做加速（sù）運（yùn）動，遠表麵側向內凹進（jìn），靠近近表（biǎo）麵側，空化泡因（yīn）此被穿透形成指（zhǐ）向固體表麵、高速度、破（pò）壞力強的微（wēi）射流。

國外專家Hammit通過計算和實驗測量得出：遊移型空化泡（pào）潰滅時，近壁處微射流速度可達70～180 m/s，在（zài）物體表麵產生的衝（chōng）擊力高達140～170 MPa，微（wēi）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)。

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