1、,第四章 水力機(jī)械的空化與空蝕,一、空蝕 1、機(jī)理 當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)的壓力降至當(dāng)時(shí)水溫條件下的飽和汽化壓力時(shí)，流動(dòng) 的水體空化，其中的微核生長(zhǎng)成空泡乃至空穴，這些空泡和空穴 在隨后的高壓區(qū)里受壓，反彈直至空泡迅速凝結(jié)而完全潰滅及由 此而產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)過程。,4-1 空化和空蝕機(jī)理,1）初生條件 2） 3）受壓、反彈、潰滅 反彈：上千次/秒速度快，過程極短；,4-1 空化和空蝕機(jī)理,2、分類 1） 2）,4-1 空化和空蝕機(jī)理,3、危害 低比速 中比速 高比速,4-1 空化和空蝕機(jī)理,二、空化數(shù)（汽蝕數(shù)） 1、壓力系數(shù)（絕對(duì)壓力高出環(huán)境壓力的相對(duì)數(shù)） 1）單翼型： （ ） 2）葉柵： （ ） 與

2、環(huán)境無關(guān)。 2、空化數(shù)（臨界壓力低于環(huán)境壓力的相對(duì)數(shù)） 環(huán)境壓力場(chǎng)特性，與翼型（柵）的流動(dòng)特性無關(guān)（大好）。,4-1 空化和空蝕機(jī)理,1）單翼型： 2）葉柵： （環(huán)境移至葉柵進(jìn)口 ） 3、初生空化數(shù)（臨界） 翼型（柵）本身的特性與環(huán)境無關(guān)（小好）。,4-1 空化和空蝕機(jī)理,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),一、水泵 1、汽蝕余量 定義 單位重量水體在水泵進(jìn)口斷面上所具有的高出當(dāng)時(shí)水溫條件下的 飽和汽化壓力的富裕能量,以換算到水泵基準(zhǔn)面的米水柱高表示 。 水泵基準(zhǔn)面（計(jì)算基準(zhǔn)面（安裝基準(zhǔn)面）：,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),定義式 1）必需汽蝕余量 定義 泵內(nèi)葉片進(jìn)口邊最低壓力點(diǎn) 的壓力等于當(dāng)時(shí)水溫條件

3、下的飽 和汽化壓力時(shí)，水泵的汽蝕余量。 定義式（汽蝕基本方程） 物義： 斷面間的流動(dòng)損失及壓降,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),2）安全汽蝕余量 定義 考慮了安全量的最小汽蝕余量。 定義式 3）有效（裝置）汽蝕余量 定義 吸水裝置為水泵提供的有效汽蝕余量。 定義式,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),2、吸上真空度 定義 水泵進(jìn)口斷面上的真空度，以換算到水泵基準(zhǔn)面的米水柱高來表 示。 定義式： 與 之間的關(guān)系 1）臨界吸上真空度 定義 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ，與 相對(duì)應(yīng)的真空度。,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),定義式 非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 令Hs與h關(guān)系式中的h為hr，代如上式得： 2）允許吸上真空度 定義 考慮了安全量的最大

4、吸上真空度。 定義式,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),同理有： 3）裝置吸上真空度 定義 水泵進(jìn)口斷面上實(shí)在的吸上真空度。 定義式 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下有： 二、水輪機(jī) 1、出口斷面（低能低壓斷面） 2、安裝基準(zhǔn)面和計(jì)算基準(zhǔn)面不統(tǒng)一,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),3、流向相反水頭損失的符號(hào)相反 4、實(shí)用無量綱空化數(shù) 1）電站汽蝕系數(shù)（空化系數(shù)）,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),2）汽蝕系數(shù)（空化系數(shù)） 3）安全汽蝕系數(shù) 5、在 中不計(jì) 以更偏安全。,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),三、相似律及綜合判數(shù) 1、相似律： 2、汽蝕比轉(zhuǎn)數(shù)： （比葉輪 ） 西方國(guó)家常用： （比葉輪 ） 國(guó)際推行：

5、（無量綱、單位制統(tǒng)一）,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),四、安裝高度 1、水輪機(jī) 1）計(jì)算吸出高度 由 變形有： 考慮： （海平面）； （525 ）,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),每爬高900m 即： 則有實(shí)有計(jì)算式： 2）工程吸出高度 2、水泵,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),3、討論 1） 是工況的函數(shù)，所以在計(jì)算 時(shí)，實(shí)際上有在一 個(gè)控制工況的選擇問題 2） 3） 4） 5）理論上安全；實(shí)際影響因素還很多。 4-3 空化的模擬及熱力學(xué)效應(yīng) 不講。,4-2 水力機(jī)械的空化參數(shù),4-4 防護(hù)及改善措施,總體上是和提高效率相互矛盾的。 一、降低必需汽蝕余量 1、設(shè)計(jì) 2、選型：選擇小余量和高效率一起綜合考慮。 二、提高裝置汽蝕余量 1、