空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)裝置使用說(shuō)明書(shū)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 通過(guò)觀(guān)察由本儀器所演示的空化發(fā)生和演變、流道體型對(duì)空化影響及常溫下水的沸騰現(xiàn)象，加深對(duì)空化和空蝕現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。
二、設(shè)備性能與主要技術(shù)參數(shù)
1、本實(shí)驗(yàn)裝置由供水管、水泵、有機(jī)玻璃顯示屏、壓力表、實(shí)驗(yàn)管道、閥門(mén)、空化杯、不銹鋼框架等組成。
2、采用低噪聲無(wú)銹蝕環(huán)保型小水泵，最高揚(yáng)程：35m，額定流量：25L/min，功率：370W。
3、由3塊顯示屏整體組合而成，有機(jī)玻璃材質(zhì)。
4、最大真空度接近10m水柱。
5、燈光照明，空化現(xiàn)象清晰可見(jiàn)。
三、實(shí)驗(yàn)原理
在液體流動(dòng)的局部區(qū)域，或由于流速過(guò)高，或邊界層分離，均會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)降低，以致于降低到液體內(nèi)部出現(xiàn)氣體（或蒸汽）空泡或空穴，這種現(xiàn)象稱(chēng)為空化（也叫氣穴）。空化現(xiàn)象發(fā)生后，液流的連續(xù)性遭到了破壞。氣體空泡隨液體一起向下游運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓強(qiáng)增加一定程度時(shí)，液體會(huì)以極高的速度向空泡內(nèi)運(yùn)動(dòng)，氣泡潰滅從而引起附近的固體邊界的剝蝕破壞（稱(chēng)作空蝕或氣蝕），并產(chǎn)生噪聲，結(jié)構(gòu)振動(dòng)、機(jī)械效率降低等。本實(shí)驗(yàn)利用高速水流通過(guò)流道改變的區(qū)域時(shí)將產(chǎn)生壓強(qiáng)變化的原理來(lái)演示空化現(xiàn)象。
四、實(shí)驗(yàn)裝置外形圖
本空化實(shí)驗(yàn)儀專(zhuān)供教學(xué)實(shí)驗(yàn)用，是一套小型臺(tái)式、整體安裝的自循環(huán)系統(tǒng)，可用以演示空化發(fā)生、演變及流道體型對(duì)其影響等，并可進(jìn)行空化數(shù)的定量量測(cè)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
1.流道①，文氏型空化顯示面； 2.流道②，漸縮空化顯示圖； 3.流道③，矩形閘門(mén)槽空化顯示面 4.流道④，流線(xiàn)型閘門(mén)槽空化流動(dòng)顯示面； 5.流道顯示柜； 6.測(cè)壓點(diǎn)； 7.聯(lián)接短管； 8.管嘴； 9.空化杯； 10.閥門(mén)①、②、③； 11.自循環(huán)供水箱； 12.氣塞； 13.真空表
五、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)裝置可用以演示空化發(fā)生原理、典型工程空化現(xiàn)象、流道體型對(duì)空化的影響以及初生空穴數(shù)的定量量測(cè)等。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)提要如下：
1.空化現(xiàn)象的演示
在流道1、2、3三個(gè)閥門(mén)全開(kāi)的條件下啟動(dòng)水泵，可看到在流道1、2的喉部和流道3的閘門(mén)槽處出現(xiàn)乳白色霧狀空化云，這就是空化現(xiàn)象，同時(shí)還可聽(tīng)到由空化區(qū)發(fā)出的空化噪聲。空化區(qū)的負(fù)壓(或真空)相當(dāng)大，其真空度可由真空表(與流道2的喉頸處測(cè)壓點(diǎn)相連)讀出。最大真空可達(dá)10m水柱(98KPa)以上。
根據(jù)儀器顯示的空化區(qū)域分析實(shí)驗(yàn)可知，容易發(fā)生空化的部位是：高速液流邊界突變的流動(dòng)分離處，如水利工程中的深孔進(jìn)口、溢流壩面、閘門(mén)槽、分叉管、施工不平整處，及動(dòng)力機(jī)械中的水輪機(jī)、渦輪機(jī)、水泵和螺旋漿葉片的背面以及魚(yú)雷的尾部等。
2.空化機(jī)理
流動(dòng)液體(以水為例)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度升到100℃，沸騰時(shí)水體內(nèi)所產(chǎn)生大小不一的氣泡，就是空化。相應(yīng)此時(shí)溫度(100℃)水的蒸汽壓強(qiáng)(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)被稱(chēng)為汽化壓強(qiáng)(P2)，這種現(xiàn)象亦可在水溫不高，壓強(qiáng)較低時(shí)得以發(fā)生。本儀器可清晰演示此現(xiàn)象的發(fā)生。
3.流道體型對(duì)空化的影響
這種影響可從流道2與3的空化對(duì)比看出。在閥門(mén)開(kāi)關(guān)相同的條件下，流道的空化比流道2嚴(yán)重。表現(xiàn)前者初生空化數(shù)大于后者。
這也可從兩種體型閘槽的空化看出，流道1左右分別設(shè)有矩形槽和下游具有斜坡的流線(xiàn)形槽。實(shí)驗(yàn)表明，在同等流量條件下，前者空化程度遠(yuǎn)大于后者。
由此可知，流道體型對(duì)空化影響極大，是引發(fā)空化的重要條件之一。在高速流條件下，有時(shí)溢流壩面殘留的鋼筋頭，就可造成壩面大面積的空蝕破壞。因此，為防止空化發(fā)生，應(yīng)使壩面盡量光滑平整，流道體型盡量流線(xiàn)型化。
六、實(shí)驗(yàn)方法與步驟
1、接通電源，打開(kāi)閥門(mén)10。
2、空化現(xiàn)象的演示：在流道①、②、③、④內(nèi)觀(guān)察水流運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，可看到在流道①、②的喉部和流道③的閘門(mén)槽處出現(xiàn)乳白色霧狀空云，這就是空化現(xiàn)象，同時(shí)還可聽(tīng)到氣泡潰滅的噪聲。空化區(qū)的負(fù)壓相當(dāng)大，其真空度可由真空表13（與流道②的喉頸處測(cè)壓點(diǎn)相連）讀出。在流道①、②喉頸中部所形成的帶游移狀空化云，為游移型空化；在喉道出口處兩邊形成的附著于轉(zhuǎn)角兩邊較穩(wěn)定的空化云，為附體空化；而發(fā)生于流道⑧中閘門(mén)槽（凹口內(nèi)）旋渦區(qū)的空化云，則為旋渦型空化。
3、空化機(jī)理：流動(dòng)液體（以水為例）在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，當(dāng)溫度升高至100℃時(shí)沸騰，水體內(nèi)產(chǎn)生大小不一的氣泡，這就是空化。而當(dāng)壓強(qiáng)小于水在此溫度下的汽化壓強(qiáng)時(shí)，水就要產(chǎn)生空化。先向空化杯9中注入半杯溫水，壓緊橡皮塞蓋，然后與管咀8（杯兩側(cè)各1只）接通。在喉管負(fù)壓作用下，空化杯內(nèi)的空氣被吸出。真空表讀數(shù)隨之增大。當(dāng)真空度接近6m水柱時(shí)，杯中水就開(kāi)始沸騰。這是常溫水在低壓下發(fā)生空化的現(xiàn)象。
4、流道體型對(duì)空化的影響：從流道①、②的空化對(duì)比看出：在閥門(mén)開(kāi)關(guān)相同的條件下，流道①的空化比流道②嚴(yán)重。從兩種體型閘槽的空化看出：流道③、④分別設(shè)有矩形槽和下游具有斜坡的流線(xiàn)形槽。在同等流量下，前者空化程度大于后者。
5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，打開(kāi)氣塞12，將流道內(nèi)水放空，防止流道內(nèi)結(jié)垢。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將水箱放空，并清洗水箱。
七、產(chǎn)品介紹
DB-KH 空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br style="padding: 0px; margin: 0px;" />
1、了解實(shí)驗(yàn)裝置的組成。
2、掌握液體空化的機(jī)理，觀(guān)察空化現(xiàn)象。
主要配置：
顯示屏、水泵、水箱、空化杯、真空表、閥門(mén)、不銹鋼框架。
技術(shù)參數(shù)：
1、運(yùn)行環(huán)境：溫度0-40℃，相對(duì)濕度：≤90%RH，電源：220V/50Hz，可連續(xù)操作。
2、水泵：最高揚(yáng)程：65m，額定流量：4.0m3/h，功率：1.5KW。
3、由3塊顯示屏整體組合而成，喉道最大流速Vmax= 18m/s
4、最大真空度接近6000mm水柱。
5、燈光照明，空化現(xiàn)象清晰可
6、實(shí)驗(yàn)所用的流體-水為全循環(huán)使用設(shè)計(jì)，充分節(jié)約水資源。
7、框架及臺(tái)面均為304不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀(guān)，操作方便。
8、外形尺寸：800×500×1800mm（長(zhǎng)×寬×高），框架為可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，帶腳輪及禁錮腳。
2、掌握液體空化的機(jī)理，觀(guān)察空化現(xiàn)象。
主要配置：
顯示屏、水泵、水箱、空化杯、真空表、閥門(mén)、不銹鋼框架。
技術(shù)參數(shù)：
1、運(yùn)行環(huán)境：溫度0-40℃，相對(duì)濕度：≤90%RH，電源：220V/50Hz，可連續(xù)操作。
2、水泵：最高揚(yáng)程：65m，額定流量：4.0m3/h，功率：1.5KW。
3、由3塊顯示屏整體組合而成，喉道最大流速Vmax= 18m/s
4、最大真空度接近6000mm水柱。
5、燈光照明，空化現(xiàn)象清晰可
6、實(shí)驗(yàn)所用的流體-水為全循環(huán)使用設(shè)計(jì)，充分節(jié)約水資源。
7、框架及臺(tái)面均為304不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀(guān)，操作方便。
8、外形尺寸：800×500×1800mm（長(zhǎng)×寬×高），框架為可移動(dòng)式設(shè)計(jì)，帶腳輪及禁錮腳。