水轮机的
是水流在能量转换过程中产生的一种特殊现象。大约在本世纪初,发现轮船的高速金属螺旋桨在很短时间内就被破坏,后来在水轮机中也发生了转轮叶片遭受破坏的情况,
就开始被人们发现和重视。
水轮机的工作介质是液体。液体的质点并不象固体那样围绕固定位置振动,而是质点的位置迁移较容易发生。在常温下,液体就显示了这种特性。液体质点从液体中离析的情况取决于该种液体的汽化特性。例如,水在一个标准大气力作用下,温度达到100℃时,发生沸腾汽化,而当周围环境压力降低到0.24mH2O时,
即可发生。
由于液体具有汽化特性,则当液体在恒压下加热,或在恒温下用静力或动力方法降低其周围环境压力,都能使液体达到汽化状态。但在研究空化和空蚀时,对于由这两个不同条件形成的液体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热,当液体温度高于某一温度时,液体开始汽化,形成汽泡,这称为沸腾。当液体温度一定时,降低压力到某一
时,液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴,这种现象称为空化。
我们以前通常所讲的
,实际上包括了空化和空蚀两个过程。空化乃是在液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破坏,它发生在压力下降到某一临界值的流动区域中。在空穴中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。当这些空穴进入压力较低的区域时,就开始发育成长为较大的气泡,然后,气泡被流体带到压力高于临界值的区域,气泡就将溃灭,这个过程称为空化。空化过程可以发生在液体内部,也可以发生固定边界上。空蚀是指由于空泡的溃灭,引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。空蚀是空化的直接后果,空蚀只发生在固体边界上。
根据对
的多年观测,认为空化和空蚀破坏主要是机械破坏,化学和电化作用是次要的。在机械作用的同时,化学和电化腐蚀加速了机械破坏过程。空化和空蚀在破坏开始时,一般是金属表面失去光泽而变暗,接着是变毛糙而发展成麻点,一般呈针孔状,深度在1~2mm以内;再进一步使金属表面十分疏松成海绵状,也称为蜂窝状深度为3mm到几十毫米。汽蚀严重时,可能造成水轮机叶片的穿孔破坏。空化和空蚀的存在对水轮机运行极为不利,其影响主要表现在以下几方面:
1.破坏水轮机的过流部件,如导叶、转轮、转轮室、上下止漏环及尾水管等。
2.降低水轮机的出力和效率,因为空化和空蚀会破坏水流的正常运行规律和能量转换规律,并会增加水流的漏损和水力损失。
3.空化和空蚀严重时,可能使机组产生强烈的振动、噪音及负荷波动,导致机组不能安全稳定运行。
4.缩短了机组的检修周期,增加了机组检修的复杂性。空化和空蚀检修不仅耗用大量钢材,而且延长工期,影响电力生产。
叶片表面起麻点小坑甚至穿孔。
水轮机的空化现象是水流在能量转换过程中产生的一种特殊现象。大约在本世纪初,发现轮船的高速金属螺旋桨在很短时间内就被破坏,后来在水轮机中也发生了转轮叶片遭受破坏的情况,空化现象就开始被人们发现和重视。
水轮机的工作介质是液体。液体的质点并不象固体那样围绕固定位置振动,而是质点的位置迁移较容易发生。在常温下,液体就显示了这种特性。液体质点从液体中离析的情况取决于该种液体的汽化特性。例如,水在一个标准大气力作用下,温度达到100℃时,发生沸腾汽化,而当周围环境压力降低到0.24mH2O时,空化现象即可发生。
由于液体具有汽化特性,则当液体在恒压下加热,或在恒温下用静力或动力方法降低其周围环境压力,都能使液体达到汽化状态。但在研究空化和空蚀时,对于由这两个不同条件形成的液体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热,当液体温度高于某一温度时,液体开始汽化,形成汽泡,这称为沸腾。当液体温度一定时,降低压力到某一临界压力时,液体也会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空穴,这种现象称为空化。
我们以前通常所讲的气蚀现象,实际上包括了空化和空蚀两个过程。空化乃是在液体中形成空穴使液相流体的连续性遭到破坏,它发生在压力下降到某一临界值的流动区域中。在空穴中主要充满着液体的蒸汽以及从溶液中析出的气体。当这些空穴进入压力较低的区域时,就开始发育成长为较大的气泡,然后,气泡被流体带到压力高于临界值的区域,气泡就将溃灭,这个过程称为空化。空化过程可以发生在液体内部,也可以发生固定边界上。空蚀是指由于空泡的溃灭,引起过流表面的材料损坏。在空泡溃灭过程中伴随着机械、电化、热力、化学等过程的作用。空蚀是空化的直接后果,空蚀只发生在固体边界上。
根据对汽蚀现象的多年观测,认为空化和空蚀破坏主要是机械破坏,化学和电化作用是次要的。在机械作用的同时,化学和电化腐蚀加速了机械破坏过程。空化和空蚀在破坏开始时,一般是金属表面失去光泽而变暗,接着是变毛糙而发展成麻点,一般呈针孔状,深度在1~2mm以内;再进一步使金属表面十分疏松成海绵状,也称为蜂窝状深度为3mm到几十毫米。汽蚀严重时,可能造成水轮机叶片的穿孔破坏。空化和空蚀的存在对水轮机运行极为不利,其影响主要表现在以下几方面:
1.破坏水轮机的过流部件,如导叶、转轮、转轮室、上下止漏环及尾水管等。
2.降低水轮机的出力和效率,因为空化和空蚀会破坏水流的正常运行规律和能量转换规律,并会增加水流的漏损和水力损失。
3.空化和空蚀严重时,可能使机组产生强烈的振动、噪音及负荷波动,导致机组不能安全稳定运行。
4.缩短了机组的检修周期,增加了机组检修的复杂性。空化和空蚀检修不仅耗用大量钢材,而且延长工期,影响电力生产。