空穴射流清管器LH－SL型
空穴現(xiàn)象及空穴的產(chǎn)生機理
空穴效應(yīng)：液體內(nèi)部局部壓力**時, 液體內(nèi)部或液固交界面上蒸汽或氣體空穴 (空泡) 的形成、 發(fā)展及潰滅的過程。
空穴現(xiàn)象：流場中，由于某種原因（如速度突變）使流場壓力**而促使氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象。
空穴現(xiàn)象一般在由高壓向低壓轉(zhuǎn)變時才會產(chǎn)生。
當(dāng)流場中局部壓強**到某一臨界值時,空穴就在低壓區(qū)產(chǎn)生,空穴隨著水流被帶到高壓區(qū)時,就會突然潰滅而產(chǎn)生頻率很高的沖擊力。
空化及其相關(guān)概念
空化現(xiàn)象:當(dāng)物體在液體中高速運動時, 在固體和液體的交界面上, 壓力會大大**, 有時甚*會產(chǎn)生接近真空的負壓, 此時, 即使是常溫下, 局部的水也會沸騰, 形成低壓的微小氣泡。 在周圍水壓的作用下, 這些氣泡急劇崩潰, 并伴生強大的沖擊波, 這便是空化現(xiàn)象。
空化數(shù)：代表空泡內(nèi)外壓力差的無量綱數(shù) ，也是表示水流是否容易發(fā)生空化的參數(shù)，空化數(shù)愈小空化現(xiàn)象愈顯著 。
通過改變來流壓強或速度，可改變空化數(shù)和空化狀態(tài)。
空化效應(yīng)：液體中空泡潰滅時產(chǎn)生的空蝕、噪聲、振動和發(fā)光等現(xiàn)象。
流體力學(xué)通常把流體作為一種連續(xù)介質(zhì)研究,空化是液體中產(chǎn)生的一種現(xiàn)象,是液體從液相變成汽相的相變過程，空化的結(jié)果使得動介質(zhì)的連續(xù)性遭到破壞。此時在液體中的某些部位出現(xiàn)充滿蒸汽的空穴腔即蒸汽空穴,當(dāng)蒸汽空穴隨著水流進入高壓區(qū)，空氣中的蒸汽頓時凝結(jié)，空泡潰滅，隨之產(chǎn)生高壓、高溫、放電及發(fā)光現(xiàn)象，此為空化現(xiàn)象全過程。
在空化過程中,空泡急速產(chǎn)生、擴張，又急速潰滅，在液體中形成激波或高速微射流。
美國學(xué)者 R.T.柯乃普等通過計算得出, 空穴破滅時的壓力強度可達到 103 個大氣壓量級。
產(chǎn)生空化的原因
產(chǎn)生空化的主要原因有三: ①高速水流作用； ②物體形狀結(jié)構(gòu)； ③物體表面不平整。
(1) 由于物體表面局部不平整而產(chǎn)生局部漩渦或壓力脈動而造成水流局部壓力**是產(chǎn)生空化的基本原因。 (2) 因物體布置或體形設(shè)計不合理造成局部壓力**或產(chǎn)生負壓是產(chǎn)生空化的根本原因。(3) 因水流速度大,使水流空化數(shù)減小,從而導(dǎo)致空化作用的加劇是產(chǎn)生空化的主要原因。
空化類型
游移型空化：指在過流表面的液體中形成很多獨立的互不相連的小空泡水流摻混,是不透明的乳白霧狀空化云。隨水流中壓力而變化,過流體上獨立的小空泡隨之生長、發(fā)展和潰滅,并隨水流的運動而移動。
固定型空化：游移空化的發(fā)展,空泡不斷聚集和擴大,直觀為一較大的空泡腔,內(nèi)部充滿水流,呈透明狀。
漩渦型空化：自過流邊界突變處因水流分離而形成,形態(tài)不穩(wěn)定,是一種瞬息隨機變化空化。
振蕩型空化：是一種無主流空化,與前幾種相比,主要是其產(chǎn)生的作用力為連續(xù)的高振幅和高頻的壓力脈動。
本清洗裝置主要就是利用漩渦型空化和振蕩型空化來實現(xiàn)其清洗功能的。
另外按空化的發(fā)展階段則可分為: ①初生空化：隨水流中壓力的**,水流中開始出現(xiàn)的陣發(fā)性空泡; ②附體空化：運動物體的初生空化的進一步發(fā)展,致使該流體上產(chǎn)生直觀為一片固定的空化區(qū),其尺寸隨流速增大壓強**進一步發(fā)展; ③超空化：壓力進一步**,空化超過繞流體范圍,形成一個包圍流體的大空腔。
其中超空化狀態(tài)（固體整個邊界面上的空泡發(fā)展延伸到固體尾端的液體中）可應(yīng)用設(shè)計高轉(zhuǎn)速的超空化螺旋槳來實現(xiàn)。
空泡流理論的概念及類型
空泡流理論：研究水中運動物體在物面上產(chǎn)生空化形成空泡的情形下，繞流流場和水動力特性的理論。
空泡流有兩種類型：①超空泡流：空化**發(fā)展，空泡從物體表面延伸到尾部后面的流動。②局部空泡流：空化區(qū)域僅覆蓋物體部分表面而不超出物體尾部的流動。
目前存在的清管裝置及其缺陷
目前主要應(yīng)用的清管方法為化學(xué)清洗和PIG清洗。
化學(xué)清洗的缺陷：用液量大，施工時間長；廢液處理難；對管線有腐蝕；施工成本高。
空化射流在管道清洗中的應(yīng)用
所謂空化射流：就是人為地在水射流流束內(nèi)產(chǎn)生許多空泡，利用空泡破裂所產(chǎn)生的強大沖擊力增強射流的作用**。
空化射流的基本原理是從噴嘴出來的射流在其內(nèi)部誘使生成充滿水蒸汽的空化泡，適當(dāng)調(diào)節(jié)噴嘴結(jié)構(gòu)與沖擊物體表面距離，使這些空化泡有長大、壓縮過程。當(dāng)射流沖擊到物體表面時，空化泡破裂，產(chǎn)生微射流和激波沖擊，打破管內(nèi)壁與污物之間的粘合力，從而實現(xiàn)對管道的徹底清洗。
空穴（集束）射流清洗技術(shù)
技術(shù)原理：空穴射流清洗技術(shù)運用的是流體力學(xué)領(lǐng)域中的“空穴效應(yīng)”原理。放入管路中的清洗器，在流水和壓縮空氣的推動下快速向前移動。清洗器上的金屬葉片產(chǎn)生高頻、劇烈振顫，清洗器被由此產(chǎn)生的急速旋轉(zhuǎn)的渦流所包圍，形成了連續(xù)移動的低壓區(qū)，這個區(qū)域的流水始終呈汽化狀態(tài)，由此產(chǎn)生的細微汽泡，又迅速被壓縮直*崩裂，瞬時激射出強力的微射流，無數(shù)的微射流匯聚成沖擊波徹底粉碎沉積物。
與其他清洗方法相比，空穴射流清洗技術(shù)的優(yōu)勢
清洗**好：集束射流清洗技術(shù)的清洗原理和現(xiàn)有的Pig清管器的清洗原理有根本上的不同，能夠以更大的能量對垢層進行沖擊。集束射流清洗技術(shù)運用的是流體力學(xué)中的“空穴效應(yīng)”原理，在清洗過程中產(chǎn)生高速微射流和沖擊波，對油垢、化學(xué)垢、水垢、銹垢、軟性垢、硬性垢、粘性垢等多種垢質(zhì)都能進行徹底**。
清洗速度快：清洗器在長度為1Km地下管線中的運行時間只有15分鐘左右，在水套加熱爐中的運行時間只有5分鐘左右即徹底完成清洗任務(wù)，而且一次性清洗距離越長越見優(yōu)勢。
清洗行程長：動力水流自清洗器的縫隙中激射而出，掃清了前面被清洗下來的污垢，不會阻塞。現(xiàn)有的Pig清管器利用刮擠功能除垢，硬度大，不過水，極易造成前方污垢嚴重堵塞，影響清洗距離。高壓水射流清洗的單次施工距離受自身設(shè)備的限制,只有一、二百米。
通過能力強，彈性變形大：空穴射流清洗器由揉性的葉片組成，收縮比可達30%以上。可以清洗復(fù)雜的U型管、螺旋管，例如清洗盤管回程較多的水套爐。如果發(fā)生卡阻，使用電子定位儀可以在短時間內(nèi)準確認定卡阻位置并排除。
清洗范圍廣：對Φ40-1000mm的管路均可清洗,沒有長度、垢質(zhì)的限制。
**可靠：常壓工作無**隱患，高壓水射流清洗的水壓達到100-200Mpa,對施工現(xiàn)場人員的人身**構(gòu)成重大威脅。
真正**：由于是純物理清洗技術(shù)，對管道無損傷，對環(huán)境無污染。
