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        空化水射流除銹
        來源: 時間:2022-05-16 瀏覽:6974
        空化水射流誕生于 20 世紀 60 年代。Plesset 等[29]通過對 Rayleighd 的空泡潰滅方程改進,總結得出了著名的 Rayleighd -Plesset 方程,促進了空化理論的發展,相繼出現了群沖擊波理論[30]、微射流理論[31]和泡潰滅理論[32]等。對于空化效應的解釋還有很多,如邊壁效應、電化學理論等,但至今尚無定論。由空蝕破壞現象[33],人們認識到空化效應所具有的巨大能量,于是開始將空化效應應用于除銹作業。

        當射流壓力低于射流的飽和蒸氣壓時,射流就會發生汽化,形成空化氣泡。適當控制靶距,讓空化氣泡長大、壓縮,當這些空化氣泡隨射流沖擊物體表面時破裂,在局部區域產生沖擊壓力和應力[34],使被沖擊物體表面破壞,即可達到清洗除銹的目的。


        為了產生高效的空化水射流,許多學者開始研究產生空化的條件。1988 年,Song35]對水流中的空化現象進行了模擬,總結出空化發生的條件。后來人們發現噴嘴的結構形狀與水射流空化的產生密不可分,于是國內外學者設計了各種各樣的空化噴嘴,總體分為繞流型空化噴嘴、自激振蕩式空化噴嘴和角形空化噴嘴。另外,在淹沒條件下高壓水射流極易形成空化射流。目前空化水射流主要應用于淹沒環境,非淹沒環境的應用尚處開發探索階段。為營造淹沒環境,提高水射流空化率,進而提高除銹效率,研發了人工淹沒水射流技術。Conn 等[36]提出了人工淹沒的設計方案,即采用伴隨低壓射流的方法,高速射流與低速射流形成剪切力誘發空化發生,空化效果十分明顯( 見圖 2) 。張明松等[37]設計了一種空化噴嘴,利用有限元分析軟件和試驗對所設計的空化噴嘴進行流體場分析,發現空化噴嘴比普通噴嘴的清洗能力大很多??禒N等[38]研究了非淹沒式中心體空化噴嘴的結構對清洗效率的影響,發現中心體的相對直徑越大,清洗效率越高。王萍輝等[39]等在理論分析自激振動空化噴嘴的基礎上,設計了不同尺寸組合的風琴管空化噴嘴,通過對射流噴射時噴嘴及射靶振動信號的比較分析,發現了風琴管空化噴嘴的主要結構參數( 噴嘴直徑、諧振腔長) 對噴嘴產生自激振動空化效果的影響規律,從而為自激振動空化噴嘴的優化提供了有效辦法,提高了噴嘴的空化效率。


        空化水射流應用于除銹方面的效果明顯優于普通水射流[40]。廖振方等[41]利用空化射流清洗船舶與普通水射流相比較,其清洗效率和質量均表現十分優異,而且單位面積 的 功 率 損 耗 僅 為 噴 丸 的 1 /15。丁 宇等[18]等通過對比純水高壓水射流除銹與空化水射流除銹發現,在相同除銹質量下,空化水射流的工作壓力要低于純水高壓水射流,且除銹速率比常規方法高,而成本要降低很多。李趙杰等[42]通過試驗和數值模擬方法對空化水射流除銹技術進行了研究,將空化水射流與普通純水射流的沖蝕效果進行了對比試驗,通過改變空化參數( 靶距、壓力、入射角等) 實現了最佳空化效果,試驗結果表明空化水射流比普通純水射流的除銹效果好??栈淞髯鳛橐环N新型水射流,目前大多應用于水下淹沒環境,在大氣環境中的除銹應用尚處于開發階段,但隨著人工淹沒等技術的進一步發展,空化水射流除銹的應用將會越來越廣泛。

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