Кавитация жидкости (см. также

Кавитация жидкости (см. также Эжекторы ) 92 166 [c.677]

Кавитация. Рассмотрим цилиндр, полностью погруженный в несжимаемую жидкость, покоящуюся на бесконечности, например в воду, и движущийся справа налево со скоростью У. На рис. 206, (/) показана начальная стадия движения цилиндра (см. также фото 1), когда скорость движения невелика и вся поверхность цилиндра смочена жидкостью. В этом случае точки минимального давления находятся на концах диаметра, перпендикулярного направлению движения. [c.299]

Первые признаки кавитации наблюдаются, когда число Q становится меньше некоторого критического значения числа Qu лежащего обычно в интервале 0,35 < < 1, 0. Точное значение числа Qi зависит больше всего от формы препятствия, а также от поверхностного натяжения, количества растворенного воздуха и вязкости жидкости (см. гл. XV). Когда Q становится меньше Qu в зоне отрицательного давления возникают мельчайшие каверны, наполненные воздухом или парами, захлопывающиеся с шумом, как только течение выносит их снова в область повышенного давления. Этот тип течения называется режимом начальной кавитации. [c.17]

Общие замечания. В гл. И—XI обычно предполагалось, что кавитация возникает в жидкостях спонтанно, как только местное давление падает ниже давления насыщающих паров (см. гл. I, п. 6), т. е. как только (Ср)тах > Q Из уравнения Бернулли следует, что кавитация должна возникать при Q < Qi = ( т/и/) —1, где — максимальная скорость и ы/ = / — скорость свободной струи. Предполагалось также, что струи жидкости в воздухе имеют гладкие границы, положение которых определяется условием постоянства давления на свободной границе. [c.401]

Остановимся теперь на вопросе о зародышах кавитации. Чистая жидкость имеет порог кавитации (теоретически [42]) 10 Па. Зародыши в ней могут возникать только вследствие гетерофазных флуктуаций. Но реально кавитационная прочность жидкостей, в том числе и воды, редко превышает 10 Па, что означает, что в жидкости присутствуют достаточно крупные стабильные пузырьки газа. Общепринятой гипотезой, объясняющей их возникновение и длительное существование, является следующая. В очищенной воде, дегазированной и профильтрованной, количество пузырьков ничтожно мало, и ее прочность может достигать около 3-10 Па [33]. Под действием космического излучения молекулы воды распадаются, образуя водород и кислород, которые растворяются в воде. Через некоторое время их концентрация возрастает до такой степени, что из-за флуктуаций могут образоваться пузырьки размерами 2 10 см. На поверхность этих пузырьков попадают молекулы поверхностно активных веществ, которые всегда, хотя и в малом количестве, присутствуют в жидкости. Мономолекулярный слой таких веществ на поверхности пузырька полностью останавливает диффузию газа из пузырька в жидкость, и даже в жидкости, где концентрация растворенного газа намного меньше насыщенной, такой пузырек будет жить длительное время. Броуновское движение пузырьков приводит к их столкновению и слиянию. Таким образом, возникают более крупные пузырьки, которые и обусловливают реальную кавитационную прочность жидкости. Зародышами кавитации могут служить и твердые несмачиваемые частички, а также газовые включения в трещинах и порах твердых поверхностей. В некоторых жидкостях, например в жидком гелии и водороде, зародышами кавитации являются паровые пузырьки, возникающие либо на теплых поверхностях вследствие локального вскипания, либо на треках пролета ионизующих частиц космического излучения. Это открывает возможности применить акустическую кавитацию для регистрации ионизующего излучения [29]. [c.159]

Для данного звукового давления существуют вполне определенные радиусы пузырьков, способные образовать кавитацию (см. рис. 5). В связи с уменьшением содержания газа в пузырьке при дегазации жидкости количество зародышей и их радиус также уменьшаются, что приводит к повьппению [c.213]

Рассмотрим теперь потери энергии на образование кавитации по оси излучателя х [9]. Пусть (рис. 3) интенсивность звука у поверхности излучателя в плоскости X = О будет 1 и не зависит от изменения средних параметров среды, вызываемого возникновением кавитации (см. гл. 3). В установившемся режиме в процессе кавитации принимают участие пузырьки, имеющие равновесные радиусы (см. часть IV), не меньшие определенной величины -Ron которой соответствует минимальная, пороговая интенсивность первичной волны /ц. Условием возникновения кавитации является / > / и, естественно, Iq /д. Примем, что кавитирующие пузырьки в среднем однородно распределены в каждом сечении области, перпендикулярном к оси излучателя. Пренебрежем также линейным и нелинейным поглощением звука при его распространении в жидкости. Через единицу площади, пер- [c.226]

Содержание свободного газа в жидкости обычно составляет малую часть (10 —10 ) от общего газосодержания, однако даже столь малое количество свободного газа может заметно влиять на ход различных технологических процессов, связанных с излучением в жидкость мощного ультразвука и последующим возникновением кавитационных явлений. Известно что кавитационная прочность жидкости едва ли не в первую очередь определяется содержанием в ней газовых пузырьков. Воздействуя тем или иным способом на количество и размеры пузырьков, можно не только существенно изменять кавитационные свойства жидкости, но и влиять на характер и интенсивность различных процессов, сопутствующих кавитации. Так, уменьшение содержания в жидкости свободного газа позволяет значительно повысить эффективность кавитационной эрозии. Известно, что при замыкании кавитационных каверн образуются ударные волны, вызывающие разрушение материала скорость смыкания стенок каверн, а следовательно, и давления, образуемые при сжатии, зависят от количества газа внутри каверны. Таким образом, вопрос об интенсивности кавитационного разрушения материала связан с характеристиками ядер, из которых образуются кавитационные каверны, и прежде всего — с количеством газа в них. Повышая гидростатическое давление в жидкости, удается уменьшить содержание в ней свободного газа и увеличить интенсивность ударных волн на несколько порядков по сравнению с обычными условиями (см. например [1, 2], а также часть П1 настоящей книги и часть V второй книги). [c.395]

Уплотнительные пружинящие кольца текстолитные 550 Упругость насыщенных паров жидкости (см. также Кавитация ) 87 [c.687]

На развитие кавитации в жидкостях влияет также количество свободных газов и растворенных, выделяющихся в областях пониженного давления. Газ уменьшает прочность жидкости (газовая кавитация). Пщщаличии двухфазной среды сильно падает скорость звука и кризисы, имеющие место при кавитационных течениях (ограничение расхода), могут являться кризисами звуковых течений. Кроме того, на степень развития кавитации могут влиять термодинамические свойства жидкостей (см. разд. 3.3.5.2). [c.186]

На фиг. 132 показан разрез предложенного Баттервортом 125891 вогнутого излучателя из титаната бария, в котором облучаемая жидкость подается через отверстие О в центре вибратора и отводится по трубе Р, расширенное отверстие которой расположено в фокусе излучателя. При такой конструкции кавитация, возникающая в пространстве между поверхностью вибратора и выходным отверстием, может существенно ограничить силу звука в фокусе (см. также работу Холдена [3038]). [c.112]

Так как, согласно Бойлю, Тейлору и Фро-ману [347], кавитация наблюдается уже при силе звука 0,03 вт1см , увеличение поглощения при больших значениях силы звука можно объяснить появлением пузырьков воздуха (см. также [1794]). Поэтому при измерениях поглощения в жидкости нельзя пользоваться ультразвуковыми колебаниями большой мощности. [c.288]

Величину давления Pd можно рассматривать как физическую характеристику, которая не влияет на движение жидкости при р рф При р = р в жидкости может возникать кавитация, оказывающая существенное влияние на законы движения жидкости. Кавитация может возникнуть, например, вблизи минимального сечения в трубке с пережатием (см. рис. 18), в поршневом насосе (см. рис. 3), когда давление за поднимающимся поршнем стремится к нулю, а также при обтекании различных тел потоком жидкости. [c.32]

Ультразвуковые колебания, помимо размерной обработки, применяют для интенсификации и повышения качества ряда технологических процессов. Применение ультразвуковых колебаний для очистки и обезжиривания деталей основано на использовании явлений кавитации, которой сопровождается наложение ультразвукового поля на жидкую среду. Кавитация — это зарождение и быстрое исчезновение полостей и пузырьков, вызывающее быстрые перепады давлений на микроучастках очищаемой детали, интенсивное перемешивание жидкости, отрыв загрязнений от поверхности деталей и их разрушение. Ультразвуковой очистке можно подвергать детали различных размеров и формы. Скорость очистки повышается с увеличением мощности до 1 Вт/см , при которой наступает явление кавитации. С учетом потерь и к. п. д. преобразователя расчетную удельную мощность принимают равной 5—10 Вт/см . Очистка деталей от нежировых загрязнений более быстро идет в воде, чем в органических растворителях. Помогает также продувка ванны воздухом. Очистка ускоряется, если детали предварительно подогревают нагрев делает жировые загрязнения более вязкими, легко удаляемыми. [c.170]

Разрушению подвергаются при развитой кавитации детали различных гидроагрегатов. На рис. 23 показан плунжер распреде лительного золотника (клапана) следящей гидросистемы, работавший в условиях значительного дросселирования жидкости. Кавитационному разрушению подвергаются также торцы блока цилиндров и межоконные перемычки распределительного диска аксиально-поршневых насосов (см. рис. 73), на поверхности которых образуются глубокие питинги и выколы (см. рис. 76). [c.45]

Наиболее существенным из этих факторов являются колебания (пульсации) давления жидкости, обусловленные кинематикой и особенностями режима работы насосов, а также забросы давлений, могущие возникнуть по многим причинам, наиболее вероятными из которых являются гидравлические удары, наблюдающиеся при мгновенном срабатывании различных калапанов, и высокочастотные колебания давления, возникающие при работе насоса в режиме кавитации (см. стр. 110). [c.515]

Процессы подобного рода иногда называют истинной кавитацией . Когда пузырек велик и его резонансная частота ниже частоты звука, он в звуковом поле совершает интенсивные колебания (при этом могут возбуждаться различные моды колебаний). Такие пузыръкп не захлопываются, во всяком случае за несколько периодов волны. Не захлопываются также пузырьки очень малого размера. Эти большие и очень малые пузырьки взаимодействуют между собой и со звуковым полем таким образом, что возможна медленная односторонняя диффузия газа в пузырек для малых пузырьков и коагуляция больших пузырьков. Последнее приводит к бурному выделению газа из жидкости. Этот процесс иногда также называют газовой кавитацией, хотя он существенно отличается от истинной кавитации . Чаще в отличие от истинной газовой кавитации этот процесс называют дегазацией. В экспериментальных условиях явление осложняется еще и тем, что истинная кавитация и дегазация, как правило, протекают в звуковом поле одновременно. В насыщенной газом жидкости, по-видимому, нет способов (за исключением анализа кавитационных шумов и вторичных эффектов см. далее) отличить дегазацию от истинной кавитации совершенно не ясны процессы влияния истинной кавитации на дегазацию. [c.251]

Замечено, что кавитация усиливается при пузырьках диаметром меньше 10 см, а потому желательно непрерывно перекачивать моющий раствор, так как это способствует о1бразованию в жидкости пузырьков малого диаметра. На скорость очистки значительно влияет температура обезжиривания среды, а также температура обрабатываемых изделий перед погружением их в жидкость для очистки. С повышением температуры изделий понижается вязкость жировых загрязнений и скорость очистки возрастает в несколько раз. [c.104]

Явление зкачительного увеличения поглощения ультразвуковых волн конечной амплитуды в маловязких жидкостях, кроме важного научного значения, имеет существенный практический интерес. Это явление необходймо учитывать во всевозможных измерениях коэффициента поглощения ультразвуковых волн в жидкостях, при расчете длиннофокусных звуковых фокусирующих систем, при работе со средними и тем более большими интенсивностями ультразвука в маловязких жидкостях, например в воде. Отметим также, что это явление (наряду с кавитацией, см. ниже) может приводить к тому, что увеличение мощности излучателя в ряде случаев не приведет к росту дальности распространения акустических волн. [c.398]

Для индикации и измерения ультразвука широко используются эффекты, связанные с взаимодействием его со светом (см. Дифракция света на ультразвуке. Визуализация звуковых полей), а также целый ряд явлений, возникающих нод действием ультразвука появление постоянного тока или эдс в полупроводниках (акустоэлектрич. эффект, особенно сильный в пьезополупроводниках) подавление сигнала электронного парамагнитного резонанса в твердых телах (метод, применяемый на гитшрзвуконых частотах) различные вторичные эффекты в мощном ультразвуковом поле (фонтанирование на поверхности жидкости, механическое, химическое или тепловое действие кавитации, постоянные потоки в газах и жидкостях и др.). Нек-рые из типов приемников звукового диапазона могут быть применены в ультразвуковом диапазоне при амплитудной модуляции излучаемого ультразвука звуковой частотой. [c.242]

TejiMH4. Ш. (см. Термическая генерация звука, Поющее п,1а.мя) возникает из-за турбулизации потока и флуктуаций плотности газов в результате горения, а также вследствие мгновенного интенсивного выделения тепла, вызывающего мгновенные повышения давления, в результате взрыва или разряда. 4) Кавитационный Ш., порождаемый звуковыми импульсами, возникающими при захлопывании пузырьков и полостей в жидкости, сопровождающих кавитацию акустическую. [c.427]

Воздействие мощного УЗ на обогатительные и гидрометаллургич. процессы связано с возникновением в жидкой среде акустических течений и кавитации, что вызывает перемешивание жидкости, её гомогенизацию, ускоряет протекание процессов конвективной диффузии, оказывает влияние на температурное поле в среде. На границе твёрдая — жидкая фаза УЗ вызывает точечную эрозию твёрдой поверхности, её очистку, раскрытие микропор и др. эффекты, что может быть использовано для измельчения твёрдой фазы или изменения состояния её поверхности. Эти действия УЗ также во многом определяются развитием в жидкости кавитации и микропотоков, возникающих вблизи любой неоднородности среды. Кроме того, микропотоки существенно уменьшают толщину диффузионного слоя, что приводит к интенсификации процессов, где лимитирующим фактором является скорость диффузии через пограничный слой (см. Тепломассообмен в ультразвуковом поле). В качестве источников УЗ в гидрометаллургич. и обогатительных процессах применяются гидродинамические излучатели вихревого, щелевого и роторного типа, а также (в основном для лабораторных экспериментов) магнитострикционные преобразователи с излучающими диафрагмами. [c.348]

Когда рассматривается влияние акустической мощности на скорость массообмена прежде всего встает вопрос о пороговой для начала процесса величине, характеризующей звуковое поле, — давлении, интенсивности, объемной плотности энергии и т. п. В этом отношении в известных нам работах имеется некоторая путаница. Дело в том, что ряд авторов [70, 87, 88) рассматривает явление вынужденного выделения газа из жидкости в прямой связи с процессом кавитации, и в соответствии с этим предлагает считать порог кавитации одновременно и порогом дегазации жидкостей. В работе [89] даже приведены кривые зависимости пороговой амплитуды звукового давления Р , нри которой в дистиллированной воде наблюдалось образование маленьких газовых пузырьков. Однако, судя по описанным в той же работе химическим эффектам, сопровождавшим появление пузырьков, как и в работе [87], речь идет о кавитационном пороге. В работе [77] концентрация газа изменялась только при превышении некоторой величины акустической мощности. Однако обусловлено это разрешающей способностью методики измерения газосодержания, так как визуально выделение газовых пузырьков происходило и при значительно меньших, чем IVд, величинах акустической мощности. Поскольку в перенасыщенной жидкости выделение растворенного газа в колеблющиеся пузырьки происходит при любой амплитуде звукового давления, понятие о пороге дегазации здесь неприменимо. Если же речь идет о жидкости в недонасыщенном состоянии, то, как указывалось в гл. 2, для каждого пузырька существует критическая величина звукового давления Ра ,,, зависящего от относительной концентрации Сд/Ср, нри которой растворенный газ поступает в пузырек. Поскольку при данной частоте звука минимальным значением Ра обладают пузырьки резонансного размера, она является одновременно и порогом дегазации. Следует заметить, что с повышением частоты колебаний, как показывают расчеты, значение Ра также увеличивается (см. рис. 20, стр. 280, Со/Ср = 0,8, Д = Лр,з). [c.304]

Появление на поверхности струи фонтана зон посветления в лучах осветительного устройства (см. 1 гл. 3) — есть результат диффузного рассеяния света от сетки стоячих капиллярных волн. В зависимости от объема и длительности существования кавитационной области в струе, а также вязкости озвучиваемой жидкости, можно видеть разнообразные картины образования капиллярных волн и выбросов тумана. Наблюдается выделение тумана в форме симметричных струй (см. рис. 22, г), являющееся следствием возбуждения колебаний различных мод на поверхности бусинок струи, недовозбуждение бусинок (см. рис. 22, в), когда амплитуда колебаний поверхности струи превосходит пороговую амплитуду возбуждения капиллярных волн, но в то же время меньше порога каплеобразования (см. 1 гл. 4) и т. д. Кавитационная область, инициируя описанные явления, переносится потоком жидкости в верхние участки струи, а затем исчезает там вследствие дефицита акустической энергии и разрушения струи. Следующий цикл распыления возникает в результате появления нового зародыша кавитации, и т. д. [c.379]

При напрян ении на излучателе, значительно превосходящем пороговое, число зародышей, способных стать центрами кавитации, возрастает настолько, что они присутствуют в области распыления постоянно, в результате чего временные промежутки между отдельными нарушениями кавитационной прочности жидкости стираются и процессы кавитации и выделения аэрозо.ля протекают непрерывно. В режиме большой мощности аэрозоль выбрасывается не одновременно со всей поверхности струи, а из отдельных многочисленных ее участков (см. 1 гл. 3), поэтому распыление в данном случае вызывается сравнительно небольшими кавитационными областями, расположение которых непрерывно изменяется в пределах области распыления. Кавитационно-волновая гипотеза объясняет также существование порога распыления и зависимость его от различных физических условий проведения эксперимента, импульсный характер образования аэрозоля при напрянхении, незначительно превышающем пороговое, и другие особенности распыления жидкости в фонтане [26, 35]. [c.379]

Согласно опытам Бонди и Золльнера [308], в процессе образования эмульсии существенную роль играет кавитация. Под кавитацией (см. 7 этой главы) в гидродинамике подразумевают образование пустот в жидкости в результате разрыва ее при больших отрицательных избыточных давлениях. Это явление может иметь место в интенсивных ультразвуковых полях. Золльнеру [19621 удалось показать, что подобные пустоты особенно легко образуются вблизи поверхностей раздела. Их образованию способствуют растворенные газы, которые в известной степени являются инициаторами процесса. Этим объясняется тот факт, что наличие газа благоприятствует образованию эмульсии. В вакууме и при высоких внешних давлениях кавитация не происходит и, согласно наблюдениям Харви [803] и Бонди и Золльнера [308], не происходит также эмульгирования. Эмульгирование ускоряется при внезапном смыкании пустот, образовавшихся при кавитации. Поэтому при высоких концентрациях растворенные газы неблагоприятно влияют на процесс эмульгирования, так как они приводят к замедлению смыкания пустот. [c.463]

Бриггс, Джонсон и Мэзон обнаружили, что после того, как в жидкости однажды возникла кавитация, при дальнейших опытах она возникает при меньших звуковых давлениях. Если пропускать через жидкость звуковые импульсы разной длительности, то интенсивность ультразвука, при которой возникает кавитация, будет тем больше, чем меньше длительность импульса. Это свидетельствует о том, что возникновение кавитации требует определенного времени. Это подтверждается также наличием определенного времени, необходимого для смыкания кавитационных пустот [см. выражение (360)]. Изложенное находится в согласии с опытами Маллера и Уилларда [1389], которым при помощи вогнутого кварца с частотой 5 мггц не удалось получить кавитацию в воде, даже при интенсивностях ультразвука 5000 вт см в фокусе излучателя. [c.508]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...