长寿化工园区招聘:螺旋桨在水中转时形成的水泡内的气体成分是什么

水蒸气

水呢？水中通常溶有少量空气，进一步说，水的分子群可以转化为气体——水蒸气。在这一点上说，它同啤酒没有什么不同。不同的是，水分子在较低的压强下才会变为气体，产生气泡，这 种气泡称为空泡，也称为空穴。空泡有时小到直径只有10-5厘米，可别小看这种不起眼的空泡，它曾经是而且现在还是航海事业的可怕障碍。

　　1894年，英制240吨的小型驱逐舰“勇敢号”初试航时，螺旋桨转速只能达到384转，比额定设计转速低1.54%，几经调试，直到1897年，总工程Barnaby才在造船工程师会上发表论文说明最初成绩不
良是由于螺旋桨发生了空泡现象。过了20年，1915年，英制的新鱼雷艇“德林”号驶入大西洋试验，它的设计速度比前一型号大一倍，但是当舰艇机器以最大转速工作时，艇尾抖动，尾部海水泡沫翻腾，犹
如倒啤酒时一样，速度和前一型号一样。当鱼雷艇回到基地时，螺旋桨已破烂不堪了。这又是空泡在捣乱。直到1971年，有人对上千艘船做了调查发现，其中有30%的螺旋桨在使用一年后，由于空泡造成不同程度的损伤。

　　为了研究空泡产生的机理及其作用，人们从上世纪就开始了理论与实验研究。1895年，英国建造了专门研究空泡问题的小型水洞，随后在本世纪20～30年代，英、德、法、苏、美等国相继建造了较大型的空泡水洞。同时理论研究也取得了相应的进展。

　　高速水流为什么会冒气泡？原来水在标准大气压下（一个大气压相当于101325Pa)，温度达到100℃，水就会沸腾，“沸腾”就是水内部能冒气泡的现象。不同温度下，水沸腾的压强是不同的，这个压强称为饱和蒸气压，也称蒸气压。水在不同温度之下的饱 和蒸气压为：

温度/℃　　 0　　　　20　　　40　　　60　　80　　 100　　 120
蒸气压/Pa　600.66　2338.1　7381.2　14934　47377　101325　198490

　　由此可见，在压强为2338.1Pa时，水在20℃就开了，这种在常温下沸腾的现象，可以称作“冷沸腾”。在海拔4000米以上的高原地面，由于那里的气压低，沸点只有86℃，所以在那里煮东西不容易熟。在压强达到198 490Pa时，即约不到两个大气压时，水到120℃才开，这个压强差不多是通常高压锅的压强。

　　前面说过，流体高速运动，会造成局部压力减小，特别是高速舰船、螺旋桨、鱼雷等在水中运动时，会造成局部水的压强很大，达到常温下的蒸气压。这就是高速航行水中产生气泡的原因。

　　一旦产生了空泡现象，阻力就会加大，产生气泡会消耗大量的能量。所以船速再也上不去了。如果不采取对空泡问题的特殊对策，那么大部分大船速度将超不过26节(约14米/秒)。

　　然而空泡对航海带来的危害还不止如此，问题是空泡在低压区形成后，随着流动流到高压区，在那里压力增高，空气泡无法存在而闭合。空气泡闭合会造成类似于爆炸的高压，甚至会达到100000大气压。在这种大气压下，任何金属材料都会被破坏，于是螺旋桨很 快便被空泡咬得百孔千疮。类似的问题在大型水电站与大型水坝上也产生过，泄流洞水速高了，水泡可以侵蚀洞壁，水电站涡轮机叶片可以在几天
之内被水泡吃掉数十毫米厚。

　　水滴石穿，不间断的水滴可以将坚硬的石头打穿。起先，人们认为是由于水流长时间冲刷造成的，原来也是由于空泡在起作用。随着高速摄影机的发展，有人以每秒1500张的摄影机对准液滴“着陆”的
地方。液滴由圆而扁然后四散溅开，就在这一瞬间在液滴中心附近的一些局部流速相当大，足以达到产生空泡的低压。于是空泡逐渐将坚硬的石头咬去。在涛涛流动的江河中，流水拍击岩岸，“乱石穿空、
惊涛裂岸”，水的这种作用，恐怕也是空泡在作怪。