韓桂華　鞠鵬博　趙志偉　李大尉　趙孟石

摘要：水力空化過程伴隨著氣泡的初生、生長(zhǎng)、潰滅以及氣泡潰滅產(chǎn)生的瞬間高溫高壓，這種空化效應(yīng)對(duì)于空化介質(zhì)本身產(chǎn)生怎樣的影響一直缺乏研究。以單孔、五孔孔板型空化器為實(shí)驗(yàn)裝置，研究水力空化效應(yīng)對(duì)水物化性質(zhì)的影響。首先，在相同空化時(shí)間和測(cè)量溫度下，調(diào)節(jié)空化器不同入口壓力（0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1MPa），對(duì)孔板空化器內(nèi)的空化水樣進(jìn)行電導(dǎo)率、溶解氧、pH的測(cè)試，分別得到水樣三種性質(zhì)隨入口壓力和時(shí)間變化曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著入口壓力的增大，電導(dǎo)率先逐漸升高后逐漸降低：溶解氧先逐漸降低后逐漸回升;pH受水力空化效應(yīng)影響較小，整體上沒有明顯的變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：水力空化效應(yīng);水物化性質(zhì);實(shí)驗(yàn)研究;孔板型空化器;空化介質(zhì)

DOI：10.15938/j.jhust.2022.04.001

中圖分類號(hào)： TK72;O359.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1007-2683（2022）04-0001-09

Experimental Study on the Effect of Hydraulic Cavitation on the

Physical and Chemical Properties of Water

HAN Gui-hua JU Peng-bo ZHAO Zhiwei LI Da-wei ZHAO Meng-shi

PEI Yu YAO Hong-bin YAO Li-ming

（1.School of Mechanical and Power Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China;

2.Harbin Kastar Electromechanical Technology Co.， Ltd.， Harbin 150080， China;

3.Institute of Advanced Technology Heilongjiang Academy of Sciences， Harbin 150020， China）

Abstract：The hydrodynamic cavitation process is accompanied by the initiation， growth， collapse and instantaneous high temperature and high pressure of the bubble collapse. The effect of this cavitation effect on the cavitation medium itself has been lacking in research. In this paper， single-hole and five-hole plate-type cavities are used as experimental devices to study the influence of hydraulic cavitation effects on the physicochemical properties of water. First， under the same cavitation time and measurement temperature， We adjust the different inlet pressures of the cavitation device （0.3MPa， 0.5MPa， 0.7MPa， 1MPa）， and conduct conductivity and dissolution of the cavitation water sample in the orifice cavitation device， oxygen， pH test， the three properties of the water sample with the inlet pressure and time curve. The experimental results show that as the inlet pressure increases， the conductivity first gradually increases and then gradually decreases： dissolved oxygen first gradually decreases and then gradually rises; pH is less affected by the effect of hydraulic cavitation， and there is no obvious change rule overall.

Keywords：hydraulic cavitation; water physicochemical properties; orifice cavitation; numerical simulation; cavitation medium

0引言

水力空化是通過在流體中產(chǎn)生局部壓差，使流體的壓力低于飽和蒸汽壓，這時(shí)會(huì)在流體中產(chǎn)生氣泡，在氣泡隨著流體移動(dòng)的過程中，由于氣泡的周圍壓力增大，使得氣泡內(nèi)外壓力的不平衡，氣泡會(huì)不斷縮小直到破滅的現(xiàn)象。水力空化作為一種無污染的高級(jí)氧化技術(shù)廣泛應(yīng)用在污水處理[1-2]、生物柴油的制備[3-4]和大豆分離蛋白[5-6]等方面。雖然，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于水力空化的應(yīng)用[1-9]和水力空化裝置（孔板，文丘里管等）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化[10-18]上進(jìn)行了大量研究。但是，在空化對(duì)空化介質(zhì)物化性質(zhì)影響研究方面仍相當(dāng)匱乏。

在電導(dǎo)率方面，一些國內(nèi)學(xué)者就超聲空化對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響進(jìn)行了研究。王成會(huì)等[19]研究了超聲空化效應(yīng)對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響，在不同的超聲功率的情況下，測(cè)定了不同的弱電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著超聲功率的增大，電導(dǎo)率先減小，后小幅度回升。陳維楚等[20]研究了超聲與靜電立場(chǎng)的協(xié)同作用對(duì)水電導(dǎo)率的影響，研究發(fā)現(xiàn)相較于超聲的單獨(dú)作用，超聲和靜電立場(chǎng)的協(xié)同作用對(duì)水電導(dǎo)率影響較大，隨著超聲強(qiáng)度和靜電立場(chǎng)強(qiáng)度的增加，水電導(dǎo)率明顯提高。李小娜等[21]研究了超聲空化對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明;當(dāng)輸入功率增大時(shí)，電導(dǎo)率隨之增加;液體的表面活性和液體內(nèi)壁分布狀態(tài)也會(huì)對(duì)溶液電導(dǎo)率產(chǎn)生影響。

在pH值方面，王慧敏等[22]采用多洞孔板作為水力空化的發(fā)生裝置，研究了水力空化對(duì)苯酚、二甲苯的降解效果，發(fā)現(xiàn)在pH值堿性條件下，更有利于苯酚、二甲苯的降解。周汝鑫[23]研究了文丘里空化處理污泥及污水有機(jī)污染物，在實(shí)驗(yàn)過程中，探究了影響水力空化效果的因素，其中包括pH值，入口壓力等因素，并且進(jìn)一步確定了提高污泥的pH值有助于空化作用的效果提升。

在溶解氧方面，莫宸冉[24]研究了超聲空化的納米氣泡產(chǎn)生方法和性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)過程中，為了將體相納米氣泡與可能的揮發(fā)性納米油滴進(jìn)行區(qū)分，加入了超聲處理前后溶解氧含量的對(duì)照試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在超聲空化處理后，水中的溶解氧含量減少了。

基于上述內(nèi)容，本文以單孔、五孔孔板空化器為實(shí)驗(yàn)裝置，研究水力空化效應(yīng)對(duì)水物化性質(zhì)（電導(dǎo)率、溶解氧、pH）的影響規(guī)律。在空化時(shí)間和測(cè)量溫度不變情況下，測(cè)定3種性質(zhì)隨入口壓力（0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1MPa）和時(shí)間（0min～60min）參數(shù)變化，再分別繪制3種性質(zhì)隨入口壓力和時(shí)間變化的折線圖，通過分析折線圖的變化規(guī)律，得到水力空化效應(yīng)對(duì)水物化性質(zhì)影響規(guī)律。

1空化效應(yīng)

空化效應(yīng)是指當(dāng)液體中某處的局部壓力低于該處飽和蒸汽壓力時(shí)， 不僅溶在水中的空氣會(huì)逸出， 而且水也開始汽化， 在水中形成許多由空氣和蒸汽組成的空泡， 這些空泡被水流挾帶著到達(dá)高壓區(qū)時(shí)潰滅，空泡潰滅的瞬間，在極端的高溫、高壓、高射流的環(huán)境下，會(huì)產(chǎn)生物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，其中物理效應(yīng)包括熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)[25]。

1）熱效應(yīng)

空泡潰滅時(shí)，在空泡的局部范圍內(nèi)形成了高溫約 （5000℃），同時(shí)在流體內(nèi)部產(chǎn)生局部熱點(diǎn)效應(yīng)[26]，能量會(huì)周圍區(qū)域擴(kuò)散，形成較大的溫度梯度，在高溫環(huán)境下空泡內(nèi)的液體迅速汽化，使空泡加速生長(zhǎng);同時(shí)附近流體溫度升高，流體飽和蒸氣壓升高，空化數(shù)降低，空化更易發(fā)生，且空泡內(nèi)外壓差更大，空泡發(fā)育更充分。而且空化產(chǎn)生的局部溫度梯度，會(huì)使水中較弱的電離發(fā)生平衡移動(dòng)，影響溶液中離子數(shù)目，同時(shí)隨著溶液溫度的升高，也會(huì)加快溶液內(nèi)離子的遷移速度，所以空化介質(zhì)的電導(dǎo)率極易受到溫度影響，因此在研究空化條件與空化水樣關(guān)系時(shí)保持測(cè)量溫度一致，消除溫度影響。

2）機(jī)械效應(yīng)

空化泡在發(fā)生到潰滅的發(fā)育歷程中，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和微射流，可在流體中產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)、甚至發(fā)生破碎、剪切力等機(jī)械效應(yīng)，過程中會(huì)對(duì)水中物

質(zhì)及固體表面產(chǎn)生沖擊，沖擊波會(huì)將較大的氣泡震碎成更多的小氣泡，小氣泡也參與到空化過程中。隨著氣泡不斷地潰滅，機(jī)械效應(yīng)對(duì)水中大分子物質(zhì)的破壞更為明顯，并且潰滅產(chǎn)生的局部壓力越大，流體產(chǎn)生的擾動(dòng)越強(qiáng)，機(jī)械效應(yīng)越強(qiáng)烈[25]?？栈a(chǎn)生的強(qiáng)大的沖擊作用，對(duì)空化介質(zhì)本身帶來性質(zhì)的改變。

3）化學(xué)效應(yīng)

2空化實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)裝置

本文水力空化實(shí)驗(yàn)裝置原理如圖1所示，具體實(shí)物裝置如圖2所示。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由水箱、冷凝管、空化反應(yīng)器、溫度計(jì)、流量計(jì)、壓力表、調(diào)節(jié)閥及管道系統(tǒng)組成，其中水泵型號(hào)：輕型立式離心泵 CDL2-26。水泵參數(shù)：功率3kW、揚(yáng)程198m、轉(zhuǎn)速2000r/min。在不同入口壓力下（0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1MPa）流量分別為1.76m³/h、2.27m³/h、2.68m³/h、3.21m³/h。

其中溫度計(jì)主要用來測(cè)量水樣溫度，兩個(gè)壓力表分別測(cè)量空化器兩端（入口、出口）壓力，流量計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)水樣流量，3個(gè)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)空化反應(yīng)器的入口壓力。

2.2實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)1：亞甲基藍(lán)吸光度實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)2：水樣性質(zhì)隨時(shí)間的變化.

實(shí)驗(yàn)3：水樣性質(zhì)隨入口壓力的變化.

實(shí)驗(yàn)采用自來水作為對(duì)照水樣，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，向水箱內(nèi)注入100L自來水，為排除溫度因素對(duì)水樣3種性質(zhì)的影響，開啟水箱的冷卻裝置，并將孔板的入口壓力依次設(shè)定為0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1MPa 4個(gè)入口壓力，進(jìn)行4次空化實(shí)驗(yàn)，自來水會(huì)在空化裝置內(nèi)循環(huán)60min，每間隔10min取3份等量樣品并放置在室溫的水中進(jìn)行水浴恒溫處理。亞甲基藍(lán)吸光度測(cè)定采用分光光光度計(jì)，水樣的物化性質(zhì)測(cè)定采用DZS-708L雷磁多參數(shù)分析儀。為了提高測(cè)量值的準(zhǔn)確性，每個(gè)水樣進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)量，取其測(cè)量值的平均值。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1亞甲基藍(lán)吸光度實(shí)驗(yàn)

為了探究空化效應(yīng)與入口壓力之間的關(guān)系，進(jìn)行亞甲基藍(lán)吸光度實(shí)驗(yàn)。

1）實(shí)驗(yàn)原理

亞甲基藍(lán)（簡(jiǎn)稱MB），化學(xué)式為C₁₆H₁₈N₃CIS，具有氧化性又具有還原性，可被一些氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)氧化。而在水力空化過程中，隨著空化現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生空化泡，空化泡的破裂在局部產(chǎn)生高溫高壓，促使氣泡附近的水氣兩相的分子化學(xué)鍵的斷裂，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基·OH，具有很強(qiáng)的得電子能力，可以將亞甲基藍(lán)的電子掠奪，進(jìn)而發(fā)生氧化還原反應(yīng)，·OH與MB一比一反應(yīng)，生成羥化亞甲藍(lán)（MB-OH）。

MB+·OH→MB-OH（3）

因此可以在不同入口壓力下，通過測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)MB量的變化，反應(yīng)水力空化效應(yīng)的強(qiáng)弱變化，即單位時(shí)間內(nèi)MB減少得越多，空化效應(yīng)越強(qiáng)。

最后通過讀取分光光度計(jì)上亞甲基藍(lán)前后吸光度的變化，便可推算與水中羥基自由基反應(yīng)掉的量，即溶液中羥基的產(chǎn)量，從而反映空化效應(yīng)的強(qiáng)度。

2）空化效應(yīng)與入口壓力的關(guān)系

將初始濃度相同的亞甲基藍(lán)溶液（吸光度相同）加入到水箱，對(duì)入口壓力為：0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、1MPa分別實(shí)驗(yàn)，每次試驗(yàn)取樣的時(shí)間間隔每10min，每次取樣分成3份進(jìn)行測(cè)量，取亞甲基藍(lán)溶液的吸光度的平均值作為要記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更換孔板重復(fù)試驗(yàn)。將單孔孔板、五孔孔板兩組所得結(jié)果，分別繪制折線圖如圖3、4所示。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著空化的進(jìn)行，單孔孔板與五孔孔板的亞甲基藍(lán)溶液的吸光度（濃度）均逐漸減小，在相同空化時(shí)間內(nèi)，隨著入口壓力的升高，亞甲基藍(lán)的吸光度變化率呈先升高后降低的趨勢(shì)。不同的是，對(duì)于單孔孔板當(dāng)入口壓力為0.5MPa時(shí)，亞甲基藍(lán)的吸光度變化率最大，對(duì)于五孔孔板入口壓力0.7MPa時(shí)，亞甲基藍(lán)的吸光度變化率最大，當(dāng)繼續(xù)增加孔板入口壓力時(shí)，亞甲基藍(lán)的吸光度變化率均明顯變?nèi)?。這說明隨著入口壓力的增加，空化效應(yīng)逐漸增強(qiáng);當(dāng)入口壓力增大到一定值時(shí)，空化效應(yīng)達(dá)到最佳，當(dāng)再增大入口壓力時(shí)空化效應(yīng)減弱。

3.2單孔孔板水樣電導(dǎo)率的變化規(guī)律

水樣在不同入口壓力（p）下電導(dǎo)率（σ）隨空化時(shí)間（t）變化數(shù)據(jù)如表1所示，并繪制折線圖如圖5所示。不同空化時(shí)間的電導(dǎo)率隨入口壓力的變化如圖6所示。

由圖5可見，不同入口壓力下水樣的電導(dǎo)率均隨著空化時(shí)間的增加而逐漸升高。當(dāng)入口壓力為0.5MPa時(shí)，電導(dǎo)率隨空化時(shí)間的變化速率達(dá)到最大。隨著入口壓力的繼續(xù)增大，水樣電導(dǎo)率變化速率有明顯減小的趨勢(shì)。

由圖6可見，不同空化時(shí)間下水樣的電導(dǎo)率均隨著入口壓力的升高而逐漸升高，當(dāng)入口壓力為0.5MPa時(shí)，電導(dǎo)率升至最高。隨著入口壓力的繼續(xù)增大，水樣電導(dǎo)率又逐漸減小。

產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是：隨著入口壓力的升高，孔板內(nèi)的空化效應(yīng)不斷增強(qiáng)，由于空泡潰滅時(shí)產(chǎn)生局部高溫高壓，不僅會(huì)引發(fā)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，還會(huì)誘導(dǎo)了某些極性粒子或極性狀態(tài)的形成，相當(dāng)于增加了溶液中離子的數(shù)目和離子的電荷數(shù)，而且隨空化時(shí)間的增加，水樣中的離子數(shù)目逐漸增多，從而水樣的電導(dǎo)率逐漸上升。然后隨著入口壓力的增加，孔板內(nèi)空化效應(yīng)達(dá)到最佳時(shí)，水樣的電導(dǎo)率變化速率達(dá)到峰值。當(dāng)入口壓力繼續(xù)增大時(shí)，水樣流經(jīng)孔板的流速加快，這時(shí)水樣流出空化器，會(huì)帶走一部分未潰滅的氣泡，潰滅的空泡數(shù)減少，因此空化效應(yīng)減弱，電導(dǎo)率逐漸下降，其次樣本中的氣泡也隨著入口壓力的增大逐漸增多，而氣泡是不導(dǎo)電的，由于存在于樣本中氣泡的增多，導(dǎo)致單位液體體積內(nèi)離子數(shù)目減少，樣本電導(dǎo)率逐漸降低。

3.3單孔孔板水樣溶解氧的變化規(guī)律

水樣在不同入口壓力（p）下溶解氧（DO）隨空化時(shí)間（t）變化數(shù)據(jù)如表2所示，并繪制折線圖如圖7所示。不同空化時(shí)間的溶解氧隨入口壓力的變化如圖8所示。

由圖7可見，不同入口壓力下水樣的溶解氧含量均隨著空化時(shí)間的增加而下降，當(dāng)入口壓力為0.5MPa時(shí)，溶解氧含量下降幅度最大。隨著入口壓力的繼續(xù)增大，水樣的溶解氧含量隨空化時(shí)間整加出現(xiàn)明顯上下波動(dòng)。

由圖8可見，不同空化時(shí)間下水樣的溶解氧含量含變量隨著入口壓力的不斷增大，先減小后增大，當(dāng)入口壓力為0.5MPa時(shí)，溶解氧含量降至最低。隨著入口壓力的繼續(xù)增大，水樣溶解氧含量又逐漸回升。

產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是：隨著入口壓力的升高，孔板內(nèi)的空化效應(yīng)不斷增強(qiáng)，由于空泡潰滅時(shí)產(chǎn)生局部高溫高壓環(huán)境會(huì)帶來空化的機(jī)械效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，水樣中的氧氣分子化學(xué)鍵被機(jī)械效應(yīng)所產(chǎn)生的剪切、沖擊作用破壞，產(chǎn)生了·O，而且·O和氧氣同時(shí)參與了空化的化學(xué)反應(yīng)，水樣的氧氣不斷被消耗，而且隨空化時(shí)間的增加，水樣中氧氣含量逐漸下降，水樣中的溶解氧含量逐漸下降。然后隨著入口壓力的增加，當(dāng)孔板內(nèi)的空化效應(yīng)達(dá)到最佳時(shí)，自來水中溶解氧的消耗達(dá)到最大。當(dāng)繼續(xù)增大入口壓力時(shí)，水樣流經(jīng)孔板的流速加快。當(dāng)流速增大到一定程度時(shí)，一部分未潰滅的氣泡隨著高速的水流流出空化器，潰滅的空泡數(shù)減少，空化效應(yīng)減弱，溶解氧的消耗量減少;其次隨著入口壓力的增大，空化產(chǎn)生的微射流或沖擊波加快了外界氧氣的溶解，另外存在于水樣中氣泡靜止時(shí)由于內(nèi)外的壓差，氣泡逐漸破裂，內(nèi)部的氧氣溶解在周圍液體中，導(dǎo)致水樣溶解氧檢測(cè)值逐漸升高，最終達(dá)到溶解氧的飽和度趨于穩(wěn)定。

3.4單孔孔板水樣pH的變化規(guī)律

水樣在不同入口壓力（p）下pH隨空化時(shí)間（t）變化數(shù)據(jù)如表3所示，并繪制折線圖如圖9所示。不同空化時(shí)間的pH隨入口壓力的變化如圖10所示。

由圖9、10可見，隨著入口壓力的升高，pH的變化波動(dòng)較大，沒有穩(wěn)定的變化規(guī)律，但是從整體的走勢(shì)來看，隨著流體空化時(shí)間的變化，pH有較小幅度的降低（最大降低值接近0.2）。

產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是：由于孔板空化器內(nèi)流體產(chǎn)生的空化效應(yīng)的作用，發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)：水中OH^-作為反應(yīng)物參與化學(xué)反應(yīng)被消耗，破壞水以及空化效應(yīng)產(chǎn)生的酸式鹽、H₂O₂等物質(zhì)的電離平衡（很微弱），使平衡向右移動(dòng)，溶液中H⁺濃度略微升高，導(dǎo)致水樣的pH有小幅度降低;由于空化產(chǎn)生的·OH、H₂O₂具有強(qiáng)氧化性與自來水中的一些粒子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生OH^-離子，而OH^-離子消耗的量要大于生成的量，導(dǎo)致溶液pH小幅度下降，同時(shí)出現(xiàn)上下波動(dòng)的現(xiàn)象。

3.5五孔孔板水樣物化性質(zhì)的變化規(guī)律

為了進(jìn)一步驗(yàn)證空化效應(yīng)對(duì)水物化性質(zhì)的影響，采用五孔孔板在相同入口壓力（0.3 MPa、0.5 MPa、0.7 MPa、1 MPa）以及相同的實(shí)驗(yàn)條件下做空化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖11～16所示。

由圖11～16可見，五孔孔板的物化性質(zhì)變化趨勢(shì)與單孔孔板大致相同。從圖11、12可見，隨著空化時(shí)間的增加，不同入口壓力下水樣的電導(dǎo)率整體呈增加的趨勢(shì)，且隨著入口壓力的升高，水樣的電導(dǎo)率呈先增高后下降的趨勢(shì)，不同的是入口壓力為0.7MPa時(shí)，電導(dǎo)率的變化率較大：同樣，從圖13、14可見，隨著空化時(shí)間的增加，不同入口壓力下水樣的溶解氧均呈下降的趨勢(shì)，且隨著入口壓力的升高，水樣的溶解氧呈先下降后回升的趨勢(shì)，不同的是入口壓力為0.7MPa時(shí)，水樣溶解氧的變化幅度較大。最后，從圖15、16可見，出五孔孔板水樣的pH與單孔孔板水樣的pH所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都沒有明顯的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

3.6實(shí)驗(yàn)誤差分析

3.6.1溫度對(duì)物化性質(zhì)測(cè)量的影響

水樣在經(jīng)歷空化過程后水溫會(huì)升高，溫度對(duì)物化性質(zhì)的影響較大。為了避免這一情況，在水樣安裝冷凝管進(jìn)行冷卻，并且在取得空化后的水樣后，對(duì)水樣進(jìn)行水浴恒溫處理，當(dāng)水樣溫度冷卻到室溫后，再進(jìn)行測(cè)量。

3.6.2實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置對(duì)物化性質(zhì)測(cè)量的影響

水樣的測(cè)量采用的是DZS-708L雷磁多參數(shù)分析儀。

使用分析儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要注意以下兩點(diǎn)：

1）3個(gè)物化參數(shù)測(cè)定的順序

水樣的溶解氧要最后測(cè)量，因?yàn)樵跍y(cè)量溶解氧過程中，電極要消耗水溶液中氧氣，并產(chǎn)生部分離子，對(duì)其他兩個(gè)參數(shù)的測(cè)量會(huì)產(chǎn)生影響。

2）每次完成測(cè)量后，需要用蒸餾水清洗電極，并用濾紙擦拭干凈，以免影響下次測(cè)量。

此外，為了盡量避免個(gè)人誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的影響，每份水樣物化性質(zhì)測(cè)量三次，取其平均值記錄。

4結(jié)論

本文主要以單孔和五孔板式空化器作為空化發(fā)生器，探究在不同的入口壓力下，水力空化效應(yīng)對(duì)水物化性質(zhì)影響規(guī)律。測(cè)定在一段空化時(shí)間內(nèi)，空化水樣物化性質(zhì)參數(shù)，通過分析物化性質(zhì)參數(shù)變化規(guī)律，得到以下結(jié)論：

1）隨著入口壓力的不斷增大，單孔孔板的電導(dǎo)率先增大后減小，當(dāng)入口壓力達(dá)到0.5MPa時(shí)，電導(dǎo)率升至最大值。

2）隨著入口壓力的不斷增大，單孔孔板的溶解氧先減小后回升，當(dāng)入口壓力達(dá)到0.5MPa時(shí)，溶解氧降至最小值。

3）隨著入口壓力的不斷增大，單孔孔板pH值變化沒有明顯的變化規(guī)律，但從整體上看，pH值有較小的降低幅度（不超過0.2）。

4）五孔孔板的物化性質(zhì)變化規(guī)律與單孔孔板大致相同，但與單孔孔板不同的是，物化性質(zhì)變化極值處的入口壓力為0.7MPa。

5）本文的研究為空化機(jī)理的深入研究增加了一個(gè)新的途徑。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]陳利軍，吳純德，張捷鑫.水力空化在水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].生態(tài)科學(xué)，2006（5）：476.CHEN Lijun， WU Chunde， ZHANG Jiexin. Application and Research Advances of Hydrodynamic Cavitation in Wastewater Treatment[J].Ecological Science， 2006（5）：476.

[2]毛澍洲，胡珊，邱光宇，等.游泳池循環(huán)水消毒技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].山西建筑，2020，46（22）：91.MAO Shouzou， HU Shan， QIU Guangyu， et al. Application Status and Progress of Circulating Water Disinfection Technology in Swimming Pool[J].Shanxi Architecture，2020，46（22）：91.

[3]BAHRAM Hosseinzdeh Samani，MEHRSA Behruzian，GHOLAMHASSAN Najafi， et al. The Rotor-stator Type Hydrodynamic Cavitation Reactor Approach for Enhanced Biodiesel Fuel Production[J]. Fuel，2021，283：118821.

[4]ABHIJEET Patil，SAROJ S. Baral，PRASHANT Dhanke，et al. Biodiesel Production Using Prepared Novel Surface Functionalised TiO2 ?Nano-catalyst in Hydrodynamic Cavitation Reactor[J]. Materials Today： Proceedings，2020，27（Pt 1）：198.

[5]任仙娥，黃永春，楊鋒，等.水力空化對(duì)大豆分離蛋白功能性質(zhì)的影響[J].食品與機(jī)械，2014，30（2）：4.REN Xiane， HUANG Yongchun， YANG Feng， et al. Effect of Hydrodynamic Cavitation on Functional Properties of Soybean Protein Isolates[J].Food & Machinery，2014，30（2）：4.

[6]劉雪，楊鋒，任仙娥，等.渦流空化對(duì)大豆分離蛋白黏度的影響[J].食品工業(yè)科技，2016，37（16）：141.LIU Xue， YANG Feng， REN Xiane， et al. Influence of Swirling Cavitation on the Viscosity of Soy Protein Isolates[J].Science and Technology of Food Industry，2016，37（16）：141.

[7]VASILE Eugeniu，CIOCANEA Adrian，IONESCU Viorel， et al. Making Precious Metals Cheap： A Sonoelectrochemical-Hydrodynamic

Cavitation Method to Recycle Platinum Group Metals from Spent Automotive Catalysts[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2020，72：105404.

[8]黃群，劉昭明，程謙偉，等.水力空化技術(shù)在液態(tài)食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)，2016，37（3）：262.HUANG Qun， LIU Zhaoming， CHENG Qianwei， et al. Progress in Research and Application of Hydrodynamic Cavitation Technology in Liquid Food[J]. The Food Industry，2016，37（3）：262.

[9]楊金剛，宋立國，盧凱旋，等.水力空化強(qiáng)化二氧化氯的脫硝研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，49（4）：67.YANG Jingang， SONG Ligou， LU Kaixuan， et al. Study on Denitration of Chlorine Dioxide Enhanced by Hydrodynamic Cavitation[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology（Natural Science Edition），2021，49（4）：67.

[10]朱迪，陶然，肖若富，等.導(dǎo)葉式混流泵空化特性優(yōu)化研究[J].大電機(jī)技術(shù)，2022（4）：54.ZHU Di， TAO Ran， XIAO Ruofu， et al. Study on Cavitation Vharacteristics Optimization of Vaned Mixed-flow Pump[J]. Large Electric Machine and Hydraulic Turbine， 2022（4）：54.

[11]SUN Xun，YOU Weibin，XUAN Xiaoxu， et al. Effect of the Cavitation Generation Unit Structure on the Performance of an Advanced Hydrodynamic Cavitation Reactor for Process Intensifications[J]. Chemical Engineering Journal，2021，412：128600.

[12]GOSTIA Jurij， IROK Brane，REPINC Sabina Kolbl， et al. Performance Evaluation of a Novel Pilot-scale Pinned Disc Rotating Generator of Hydrodynamic Cavitation[J]. Ultrasonics Sonochemistry，2021，72：105431.

[13]袁惠新，王赟冰，付雙成，等.齒的傾角對(duì)齒盤空化器的性能影響[J].常州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，32（2）：45.YUAN Huixin， WANG Yunbing， FU Shengcheng， et al. Effect of Inclination of Teeth on Performance of Disk Cavitation Device[J]. Journal of Changzhou University（Natural Science Edition），2020，32（2）：45.

[14]邵俊鵬，劉亞楠.文丘里管內(nèi)空化效果影響因素研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，25（3）：122.SHAO Junpeng， LIU Yanan. Study on Factors Affecting Cavitation Effect in Venturi Tube[J]. Journal of Harbin University of Science and Technology， 2020，25（3）：122.

[15]曾志杰，馬雨航，白立新.彎曲文丘里環(huán)隙型水力空化發(fā)生器的特性[J].凈水技術(shù)，2021，40（2）：136.ZENG Zhijie， MA Yuhang， BAI Lixin. Characteristics of Curved Venturi Annular Space Hydrodynamic Cavitation Generator[J].Water Purification Technology，2021，40（2）：136.

[16]張斌，陳銀銀，李育敏，等.新型渦流空化器的實(shí)驗(yàn)研究[J].輕工機(jī)械，2017，35（2）：58.ZHANG Bin， CHEN Yinyin， LI Yumin， et al. Experimental Study on Votex Cavitation Reactor[J].Light Industry Machinery，2017，35（2）：58.

[17]梁武科，艾改改，董瑋，等.空化對(duì)軸流泵葉輪流固耦合特性的影響[J].大電機(jī)技術(shù)，2021（5）：92.LIANG Wuke， AI Gaigai， DONG Wei， et al. Effect of Cavitation on Fluid-Solid Coupling Characteristics of Axial Flow Pump Impeller[J]. Large Electric Machine and Hydraulic Turbine， 2021（5）：92.

[18]梁武科，嚴(yán)欣，劉帆，等.襟翼高度對(duì)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪空化特性的影響[J].大電機(jī)技術(shù)，2022（1）：48.LIANG Wuke， YAN Xin， LIU Fan， et al. Effect of Flap Height on Cavitation Characteristics of Francis Turbine Runner[J]. Large Electric Machine and Hydraulic Turbine， 2022（1）：48.

[19]王成會(huì)，林書玉.超聲空化效應(yīng)對(duì)溶液電導(dǎo)率的影響[J].聲學(xué)技術(shù)，2006（4）：309.WANG Chenghui， LIN Shuyu. Impact of Ultrasonic Cavitation Upon Electrical Conductivity of Solution[J]. Technical Acoustics， 2006（4）：309.

[20]陳維楚，楊日福，丘泰球.超聲與靜電場(chǎng)協(xié)同作用對(duì)水電導(dǎo)率的影響[J].聲學(xué)技術(shù)，2011，30（5）：422.CHEN Weichu， YANG Rifu， QIU Taiqiu. The Coeffect of Ultrasound and Electrostatic Field on the Electrical Conductivity of Water[J].Technical Acoustics，2011，30（5）：422.

[21]李小娜， 王娜娜， 王成會(huì). 超聲空化對(duì)溶液電導(dǎo)率影響的實(shí)驗(yàn)研究[C]// 2018中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)，2018：61.LI Xiaona， WANG Nana，WANG Chenghui. Experimental ?Study on Effect of Ultrasonic Cavitation Conductivity of Solution[C]// 2018 Western China Acous-tics Academic ?Exchange Conference， 2018： 61.

[22]王惠敏，喬慧瓊，孫三祥.水力空化降解苯酚、二甲苯試驗(yàn)研究[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（3）：101.WANG Huimin， QIAO Huiqiong， SUN Sanxing. Experimental Study on Degradation of Phenol and Xylene[J]. Journal of Xihua University（Natural Science Edition）， 2010，29（3）：101.

[23]周汝鑫. 文丘里空化處理污泥及污水有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[24]莫宸冉. 基于超聲空化的納米氣泡產(chǎn)生方法與性質(zhì)研究[D].上海：中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所），2019.

[25]李灌澍. 水力空化結(jié)合高級(jí)氧化技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)建及降解有機(jī)污染物的研究[D].沈陽：遼寧大學(xué)，2020.

[26]朱孟府，曾艷，鄧橙，等.水力空化在水處理中的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33（S2）：445.ZHU Mengfu， ZENG Yan， DENG Ceng， et al. Application and Research of Hydrodynamic Cavitation Technology in Water Treatment Field[J]. Environmental Science & Technology， 2010，33（S2）：445.

[27]張鳳華，廖振方，唐川林，等.空化水射流的化學(xué)效應(yīng)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（1）：32.ZHANG Fenghua， LIAO Zengfang， TANG Chuanlin， et al. The Chemical Effects of Cavitating Water Jets[J]. Journal of Chong-qing University，2004（1）：32.

（編輯：溫澤宇）