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空化现象(Cavitation)

2014-07-02 10:10阅读:
空化是指当液体内部局部压力降低时,在液体中或液固界面上蒸汽或气体空穴的形成、生长及溃灭的过程。水力空化过程类似于沸腾,但与液体工质受热沸腾又有着本质的区别。沸腾过程中,空泡的生长发育是由温度升高引起的,并且在整个过程中,空泡的发育与聚合会产生蒸汽团。这些蒸汽团缓慢的凝结,而不是猛烈的溃灭。反之,空化的初生是由于液体中的压强降低,气核的生长膨胀而形成肉眼可见的空泡。当液体的压强升高时,空泡又缩小,溃灭直至消失。空泡溃灭时将在周围的极小空间内出现热点(Hot spot),产生瞬时的高温(1900~5200 K)和高压(50 MPa以上),温度变化率高达109 K/s,并能形成强烈的冲击波和速度高达100m/s以上的微射流(Microjet)。因此,空化可引发极其复杂的各种物理、化学效应,如湍流效应、微扰效应、界面效应、聚能效应、降解效应及热效应等。一方面空化会造成材料表面空蚀,产生危害;另一方面,已有研究表明,空化泡溃灭产生的高聚能量可作为物理/化学过程的能量输入,以达到强化过程的目的。目前,水力空化技术已经在化工、饮用水消毒及废水处理等领域得到了广泛应用。(图片引自C.E. Brennen. Cavitation and Bubble Dynamics

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