自循環(huán)空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)儀

教學(xué)實(shí)驗(yàn)2006空化機(jī)理實(shí)驗(yàn)儀指（參導(dǎo)考）書儀器說明與教學(xué)指導(dǎo)一、 儀器簡介1、儀器構(gòu)成7 5 二 斗圖一、設(shè)備結(jié)構(gòu)圖1、儲(chǔ)水箱（內(nèi)設(shè)潛水泵）2、三個(gè)調(diào)節(jié)流速的閥門3、空化杯4、突縮減擴(kuò)型空化顯示面流道5、文氏漸縮漸擴(kuò)空化顯示面流道6、真空表7、矩形閘門槽空化顯示面流道及流線型閘門槽空化流動(dòng)顯示面流道8、均流槽2、功能本空化實(shí)驗(yàn)儀專供教學(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。3、技術(shù)特性自循環(huán)供回水；有文氏管型、突縮型、巨型和流線型凹槽等4種流道；可顯示三種類型的空化；有量測汽化壓強(qiáng)的裝置；喉管最大流速18m/s,最大真空度10m水柱；電源220V、50HZ，功率0.75KW；尺寸長X寬乂高=650X310X1070mm實(shí)驗(yàn)桌尺寸1500X310X1070mm二、使用方法1、檢查部件是否齊全本儀器(1)多流道顯示柜(2)自循環(huán)供水箱(3)管件閥門(4)聯(lián)接軟管,整體裝運(yùn)。潛水泵、空化杯與真空表在同一箱內(nèi)分開包裝。2、 通電試驗(yàn)從顯示柜中引用電源的插頭,有二：一為照明燈光電源線；二為泵的動(dòng)力線。須注意：脫離水體作潛水泵試驗(yàn)時(shí),通電不得超過3~5秒。3、 水管檢查顯示管下方共有9只管嘴。除3只用以聯(lián)接泵的進(jìn)水管外,其余6只均聯(lián)接出水軟管。聯(lián)接應(yīng)注意扎緊接口,并將各個(gè)水管接上導(dǎo)流軟管,出口低于水面,使之形成淹沒出流,以免濺水。4、組裝將上述組合件與自循環(huán)水箱組裝合成如圖一所示。組裝前，應(yīng)卸下閥門把手，組裝后，再將顯示柜與供水箱兩側(cè)面銜接處用螺絲加以固定，然后再裝回閥門把手。5、 裝真空表和空化杯測量空化真空度時(shí)，去掉空化杯，量根膠管用玻璃管連接在一起。沸騰空化實(shí)驗(yàn)時(shí)，真空表的連通管接在空化杯的右側(cè)，測點(diǎn)的連接管嘴在空化箱的內(nèi)部，導(dǎo)出的連接管接空化杯的左側(cè)。6、 充水充水前，須對(duì)水箱進(jìn)行清洗，特別要注意的是水箱內(nèi)決不允許有固體顆粒物存在。向水箱注入清潔水。全開3個(gè)閥門，接通電源，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)注意：由于泵的供水壓力較大，不允許在閥門全關(guān)（或接近全關(guān)），而另一閥全開（或接近全開）的情況下運(yùn)行。以防止水壓過高，損壞流道。7、排水實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將流道內(nèi)水放空，防止流道內(nèi)結(jié)垢。學(xué)期結(jié)束，將水箱內(nèi)水當(dāng)空，并清洗水箱。8、靜電的消除實(shí)驗(yàn)儀器布置在較潮濕的環(huán)境（如大樓低層或地下室等處）易引起靜電，高時(shí)甚至達(dá)到100多伏，起消除方法是直接在水泵泵殼外接地線引出即可消除。三、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)在液體流動(dòng)的局部地區(qū)，或由于流速過高，或邊界層分離，均會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)降低，以至于降低到液流內(nèi)部出現(xiàn)氣體（或者蒸氣）空泡或空穴，這種現(xiàn)象稱為空化（也叫氣穴）?？栈F(xiàn)象發(fā)生以后，由于其空穴不是液體而是氣體，這就破壞了液流連續(xù)性的前提，空化區(qū)的壓強(qiáng)變化不再服從一般的能量定律。空化可造成很多危害性后果，如引起空化區(qū)附近的固體邊界的剝蝕破壞（稱作空蝕或氣蝕），噪音污染，結(jié)構(gòu)振動(dòng)、機(jī)械效率降低等，早已引起工程界的高度重視。反之，空化現(xiàn)象也有它可利用的一面，如根據(jù)空化特性可設(shè)計(jì)節(jié)流裝置。因而空化領(lǐng)域已擴(kuò)展到造船、水機(jī)、水工建筑、原子能、水下武器、航空、采掘、潤滑、生物及醫(yī)學(xué)等部門。本儀器可用以演示空化發(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)的定量量測等。實(shí)驗(yàn)知道提示如下：1、空化現(xiàn)象的演示在流道的三個(gè)閥門全開的條件下啟動(dòng)水泵，在關(guān)閉其中的兩個(gè)，看到在流道的喉部和閘門槽處出現(xiàn)乳白色霧狀空化云，這就是空化現(xiàn)象，同時(shí)還可聽到由空化區(qū)發(fā)生的空化噪聲?？栈瘏^(qū)的負(fù)壓（或真空）相當(dāng)大，其真空度可由真空表（與中間流道的喉頸處測壓點(diǎn)相連）讀出。最大真空可達(dá)10米水柱（0.098MPa）以上。空化按其型態(tài)可分游移型、邊界分離型和旋渦型等三種。在流道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)生與閘門流道中槽（凹口內(nèi)）旋渦區(qū)的空化云，則為旋渦型空化。根據(jù)儀器顯示的空化區(qū)域分析可知，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)、水泵和螺旋槳葉片的背面以及魚雷的尾部等。2、空化機(jī)理流動(dòng)液體（以水為例）在表針大氣壓下，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）被稱為汽化壓強(qiáng)，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。先向空化杯9中注入半杯溫水（水溫40￡左右），壓緊橡皮塞蓋，然后與管嘴（杯兩側(cè)各一只）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（一10）米水柱時(shí)，杯中水就開始沸騰。這是常溫水在低壓下發(fā)生空化的現(xiàn)象。改變杯中水溫，汽化壓強(qiáng)（p）也v各不相同。不同水溫的p值如下表所列。v表一、水的汽化壓強(qiáng)水溫。C1009080706050氣化壓強(qiáng)P（KPa）101.3370.1047.3431.1619.9212.16vP/Y(mHO)v'210.337.154.833.182.031.24水溫C4030201050氣化壓強(qiáng)P（KPa）7.384.242.341.180.880.59P/Y(mHO)0.750.430.240.120.090.06空化形成的原因，可用“氣核理論”說明。該理論認(rèn)為，常壓下的普通水里總含有氣體，以肉眼察覺不到的微核狀態(tài)存在與水體。這種微核稱作氣核，直徑大約在10-5—10-6cm。當(dāng)壓強(qiáng)降到一定程度時(shí)，氣核就膨脹、積聚組成空泡?？捎脤?shí)驗(yàn)驗(yàn)證氣核的存在。啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，使之出現(xiàn)空化云，注意觀測流經(jīng)空化區(qū)的水體。在空化區(qū)前不見水中氣核，而流經(jīng)空化區(qū)后，則可見水中出現(xiàn)許多小