什么是电水锤?

[拼音]：dianshuichui

[外文]：electric water hammer

冲击放电在封闭液体容器中引起的压力急剧变化。1905年，斯韦贝里用液中放电产生的冲击波破碎金属并获得胶体，从而开始了对电水锤的研究。30年代，苏联工程师尤特金在白海海湾观察到，一个强大雷闪放电打在海湾，掀起一股巨大水柱，并由此提出了在实验室实现人造水中雷电的构想。1944年，道克劳夫斯基和斯坦纽科维奇提出用电容器对液体放电，可作为强大的定向冲击波源。1955年，尤特金设计出一个带辅助间隙的冲击波发生器，从而实现了人造水中雷电的构想。他命名这一效应为电水锤（也有人称为液电效应），完成了从物理现象的研究到工业应用的过渡。尤特金的装置是在冲击波发生器的液中间隙之前，装设了一个辅助间隙，从而避免了缓慢升温产生蒸汽垫（它阻止机械效应向液中传播），确保了电水锤的稳定形成。

在工业应用中，一般取电压为 30～100千伏或更高，电容从几分之一微法到1微法以上，所用液体工质有两类：一类是绝缘油或化学纯水；另一类是离子性导电液，如一般的自来水或其他含电解质的溶液。电水锤的波前液体压力的最大值为

式中W 为单位火花长度上的冲击电流的总能量;ρ为液体密度;Z 为冲击电流波的波头长度;T 为冲击电流波的等值总长度；β 为一复杂的积分函数，对液体一般可取值为0.7。根据实验结果和理论推算，瞬时冲击压力可高达6000～15000个大气压，有人认为最大压力可达10000～100000个大气压。这样大的压力在工业上有着广阔的应用领域。

电水锤的主要应用有以下 6方面。

（1）破碎：用于将50～100毫米粒径的花岗石破碎成4毫米粒径的颗粒，每吨耗电6～7千瓦时，其最小破碎粒径可达千分之一毫米。电水锤也可用于破碎各种导体材料、d性材料、冶金渣等（见图）。

（2）成型和锻压：在容积为1500立方厘米的储水罐中放电时，产生的平均压力大于2000大气压。活塞面积为100平方厘米时，作用压力达19600牛。

（3）钻孔:放电频率每分钟50～60次、火花长25毫米时，3～4分钟可将100毫米厚的金刚砂轮凿穿；用于在100毫米粒径的宝石上打孔，每孔只需2分钟。

（4）切削：可切割石英棒、陶管、瓷管、石板等。使用冲击频率为100赫，电压30千伏，电容0.01～0.02微法时，消耗功率仅100瓦。

（5）锯:用一系列“锯片”（间隙）串联可形成很长的“锯条”，可锯任何非导体材料或石材。

（6）海中探矿：中国曾用船载大容量冲击发生器在海中勘探石油，效果很好。此外，电水锤还可用于制品内腔表面硬化，爆破，乳化，喷雾，以及用作水下回声探测。随着电水锤装置的不断改进，它的应用还会越来越广泛。