[發明專利]一種利用電石作為氣體來源的摻氣設施及方法

有效

• 申請號: 201810121423.7
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108560477B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王韋;李偉;田忠;符煒東
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00;E02B8/06
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明公開了一種利用電石作為氣體來源的摻氣設施及方法，該設施包括U型基殼，所述U型基殼的內表面開設若干反應孔，在所述U型混凝土基殼內填充電石顆粒；根據溢洪道的寬度，在溢洪道上建造一個或多個所述摻氣設施，若溢洪道長度較長，則設置多級摻氣裝置，水流經摻氣設施時，通過反應孔與電石顆粒接觸后發生化學反應，產生的氣體流向下游時，因水流的紊動而充滿整個水流斷面，有明顯的調節水流作用，使水流平順，不會出現邊墻清水三角區，抗空蝕性能好，且結構簡單，施工成本低。

技術領域

本發明涉及水利水電工程領域，具體涉及一種利用電石作為氣體來源的摻氣設施及方法。

背景技術

摻氣減蝕措施在水力機械中的應用最早，20世紀60年代初，在高水頭泄水工程中有初步的應用。美國的大古力壩(Grand Coulee Dam)泄水孔錐形管出口下游在屢次發生空蝕破壞后，設置了摻氣槽，以后沒有發生過空蝕破壞。實踐證明，摻氣能有效地解決空蝕破壞。

傳統的摻氣減蝕措施有單一式：摻氣跌坎，摻氣挑坎，摻氣槽；組合式：挑坎+跌坎，挑坎+摻氣槽，跌坎+摻氣槽，挑坎+跌坎+摻氣槽。

工程實踐表明，在一些條件下，傳統的摻氣設施體型己經難以滿足工程需要，比如在閘門局部開啟或小底坡流道內，傳統的摻氣坎無法滿足摻氣要求。因此，有必要對摻氣設施進行優化改進，以克服上述缺陷。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種利用電石作為氣體來源的摻氣設施，以及基于所述摻氣設施的摻氣方法。

為了達到上述的目的，本發明所采用的技術方案是：

一種利用電石作為氣體來源的摻氣設施，包括U型基殼，所述U型基殼的內表面開設若干反應孔，在所述U型基殼內填充電石顆粒。

進一步的是，所述反應孔的孔徑D＝5～8mm，為水和電石發生化學反應提供接觸條件。

進一步的是，所述反應孔間距相等，間距范圍為l＝1～3D，保證化學反應的摻氣量。

進一步的是，所述U型基殼水平段的高h₀＝0.5～0.8b，其中b為所述U型基殼的兩立柱體的寬，保證化學反應的摻氣量。

進一步的是，所述電石顆粒的粒徑d＝2～6mm，且d＜D，防止電石顆粒堵塞反應孔。

進一步的是，所述U型基殼為混泥土結構，結構簡單，便于施工。

一種利用電石作為氣體來源的摻氣方法，包括以下步驟：

(a)根據溢洪道的寬度，在溢洪道上建造一個或多個所述摻氣設施，若溢洪道長度較長，則設置多級摻氣裝置，則兩級摻氣設施之間的間距L＜100m；

(b)在所述U型基殼內表面接觸水流壁面開孔，水流經摻氣設施時，通過反應孔與電石顆粒接觸后發生化學反應：CaC₂+2H₂O＝Ca(OH)₂+C₂H₂↑；

(c)反應產生的氣體流向下游時，因水流的紊動而充滿整個水流斷面，有明顯的調節水流作用，使水流平順，不會出現邊墻清水三角區。

本發明的有益效果是：

1、有效避免空腔回水問題，抗空蝕性能好：由本發明產生的氣體流向下游時，會因水流的紊動而充滿整個水流斷面，有明顯的調節水流作用，使水流平順，徹底避免了邊墻清水三角區問題。

2、適應性強，設計靈活：因空化發生程度不同，可根據不同的工程條件投放電石，從而控制摻氣量；若溢洪道長度較長，還可以設置多級摻氣裝置。

3、由于制作材料為常規混凝土和電石，因而造價低廉。