Зародыши кавитации

Разрыв жидкости происходит по слабому месту . Этими слабыми местами (зародышами кавитации) по современным воззрениям Л. 82] могут быть пузырьки пара, возникающие в жидкости в результате тепловых флуктуаций, и мельчайшие пузырьки растворенного в жидкости воздуха или другого газа. Разрыв может происходить также на границе жидкости с твердой поверхностью взвешенной частицы или при прохождении через жидкость элементарных частиц, обладающих высокой энергией. [c.54]

Постепенное понижение давления до давления насыщенных паров жидкости при данной температуре должно было бы привести к вскипанию жидкости, т. е. к кавитации кипения, при которой возникающие полости заполнены парами жидкости. Однако образование новой фазы может и НС произойти, если нет слабых мест — так называемых зародышей кавитации дальнейшее понижение давления в этом случае переводит жидкость в метаста-бильное состояние. [c.253]

Мэе) не оказывают влияния на порог кавитации. Заряженные частицы (протоны, электроны, мезоны) также не оказывают влияния на порог кавитации. Таким образом, в космическом излучении на порог кавитации может оказывать влияние, по-видимому, только часть нейтронной компоненты с нейтронами больших энергий. Эти интересные эксперименты указывают на возникновение зародышей кавитации под действием космического излучения, но не могут рассматриваться как доказательство того, что это — единственная причина возникновения зародышей. [c.258]

Кавитация не возникает и не может возникнуть при малых звуковых давлениях. Если в среде есть много слабых мест , зародышей, кавитация кипения может [c.268]

Зародыши кавитации. Фактически всякая реальная жидкость, в частности вода, содержит различные растворенные вещества, в том числе растворенный газ, благодаря чему в жидкостях существуют парогазовые пузырьки, которые ослабляют ее локальную прочность и являются зародышами кавитации. Возникает, однако, вопрос, каким образом такие пузырьки могут существовать длительное время, т. е. быть стабильными, Ведь крупные пузырьки должны всплывать под действием выталкивающей силы, которая убывает с уменьшением радиуса пузырька, а мелкие пузырьки должны растворяться из-за большого давления, создаваемого силами поверхностного натяжения, возрастающего с уменьшением радиуса. По этому поводу существует две гипотезы, каждая из которых подтверждается косвенными экспериментами. Согласно первой из них, в жидкостях среди различных растворенных веществ содержатся и поверхностно-активные вещества, которые, адсорбируясь на поверхности пузырька, создают мономолекулярный слой, уменьшающий поверхностное натяжение. Вторая гипотеза объясняет стабилизацию мелких газовых пузырьков адсорбцией на их поверхности однозарядных ионов растворенных солей. Взаимодействуя с ионами другого знака, находящимися в окрестности пузырька, они будут препятствовать смыканию пузырька, стабилизируя его размеры. Такой механизм стабилизации формально также эквивалентен снижению эффективных сил поверхностного натяжения. Поэтому, отвлекаясь от конкретной причины стабилизации газовых пузырьков, существование которых является достоверным эксперимен- [c.124]

Зародыши кавитации см. Кавитация Закон Бойля — Мариотта см. Бойля — Мариотта закон [c.275]

Кривая 3 на рис. 6.7 обозначает предел применимости указанных аналитических решений. При этих амплитудах пульсации пузырька соизмеримы с его размером пузырьки существуют только один-два периода звука и разрушаются, образуя новые зародыши кавитации и производя физико-химические эффекты, сопровождающие кавитацию. Примеры поведения пузырьков при таких амплитудах были приведены на рис. 6.1 эти решения полной системы уравнений получены численными методами. [c.157]

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]

Ввиду сложности процесса возникновения полостей в жидкости, обусловленного многообразием механизмов роста зародышей кавитации, и факторов, влияющих на эти процессы, П. к. и характеризующие его значения к и р оказываются зависящими от ряда параметров. Так, напр., П. к. возрастает при снижении содержания газа в жидкости после предварительного обжатия её высоким гидростатич. давлением, при повышении частоты звука и уменьшении длительности озвучивания (в частности, при уменьшении длительности импульсов акустических, если звук излучается в импульсном режиме), при повышении степени турбулентности потока. [c.267]

Аа определяют способность этих частиц стать зародышами кавитации. [c.450]

Доля свободного (молекулярного) водорода составляет 0,01—0,2% по объему, однако роль этих дырок в жидком металле чрезвычайно велика, так как они служат зародышами кавитации и дегазации расплава и определяют поведение последнего в процессе рафинирования и кристаллизации. [c.453]

Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкостях становится ниже некоторого критического, соответствующего порогу кавитации. Напряжение растяжения, необходимое для разрыва жидкости, зависит от количества растворенных в ней газов и увеличивается при обезгаживании. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них зародышей кавитации — микроскопических газовых [c.118]

Если в жидкости существуют электрически заряженные пузырьки, то наличие электрического поля в жидкости должно привести к движению этих пузырьков вдоль направления поля. При длительном наложении постоянного электрического поля пузырьки — зародыши кавитации — покинут локальную область между электродами, создающими поле, и сосредоточатся у самих электродов, в результате чего эта область жидкости будет обладать повышенной кавитационной прочностью. [c.173]

В предыдущем параграфе было показано, что зародышами кавитации могут являться только парогазовые пузырьки, стабильно существующие в жидкости или находящиеся в трещинах и впадинах твердых частиц. Рассмотрим теперь прочность жидкости, содержащей такие реальные зародыши. При понижении давления в жидкости трещины, содержащие газ, могут служить источником пузырьков подобно кипящей воде. Это происходит в тех случаях, когда пузырек выходит из края впадины или трещины, сохраняя форму полушария с радиусом кривизны Во, равным радиусу устья трещины. Для широкого интервала краевых углов и геометрии впадины этот радиус Во является критической величиной, определяющей прочность жидкости [13]. Поэтому дальнейшие рассуждения мы будем относить к парогазовому пузырьку радиуса Во, находящемуся в жидкости, которому эквивалентен радиус устья трещины. [c.175]

Форма кавитационной области зависит от характера звукового поля. Так, в сосуде, размер которого сравним с длиной звуковой волны, кавитация возникает как на границах раздела жидкой и твердой фаз, где всегда содержатся газовые зародыши кавитации, так и в самой жидкости в виде тяжей и нитей, состоящих из большого скопления кавитационных пузырьков. В устройствах, фокусирующих звуковую энергию, кавитация возникает в фокальном пятне, где сосредоточены большие интенсивности звука. Созданная таким образом локальная кавитационная область с большой плотностью кавитационных пузырьков обладает большой активностью и удобна для проведения исследований. На рис. 22 представлены фотографии кавитационной области в фокусирующем концентраторе, работающем на частоте — 500 кгц [27], снятые при различных электрических напряжениях на его мозаике 1,4, 1,8, 2,2, 2,6, 3 и 3,5 кв. Слева дан масштаб одно деление равно 1 мм. Экспозиция фотографирования составляет 0,5 мсек поэтому фотографии показывают усредненную во времени (250 периодов) форму кавитационной области. Видно, что кавитационная область в фо- [c.197]

М. Г. С и р о т ю к. Кавитационная прочность воды и распределение в ней зародышей кавитации.—Акуст. ж., И, 3, 380, 1965. [c.219]

Чтобы определить зависимость критерия эрозионно активности единичного пузырька от физических свойств жидкости, параметров звукового поля и начальных размеров зародышей кавитации, было произведено численное решение уравнений движения парогазового пузырька в звуковом поле. [c.183]

Зависимость эрозионной активности жидкости от размеров зародышей кавитации [c.184]

Рассмотрим сначала распыление жидкости в ультразвуковом фонтане при напряжении на излучателе, незначительно превышающем пороговое. Напомним, что в таком режиме струя фонтана как бы состоит из бусинок диаметром около 1 мм (/=2 Мгц). Для возникновения кавитации необходимо появление в струе по крайней мере одного зародыша кавитации. За несколько периодов зародыш может превратиться в область кавитации, возбуждающую стоячие капиллярные волны на поверхности струи. [c.378]

Зародыши кавитации 173, 184, 261, 317 Захлопывание кавитационной полости 172, 317 [c.686]

Процесс дегазации зависит также от материала излучателя (рис. 25), интенсивности ультразвука и скорости диспергирования, при которой получаются интерметаллические соединения. Последние играют роль зародышей кавитации, которая возникает тем легче, чем больше зародышей имеется в расплаве. [c.50]

Наше основное открытие состоит в том, что стабильные твердые поверхности определенных видов являются существенным предварительным условием возникновения легкой кавитации при отсутствии газовых зародышей. После того как Харвей с сотр. [5] достаточно ясно показали, что из газовых зародышей кавитация происходит без трудностей, важно было рассмотреть вопрос о том, смогут ли существующие зародыши сохраниться и после нашей обработки. Наиболее убедительными, несомненно, оказались опыты с монопленками стеарата, так как маловероятно, чтобы существовавши в жидкости газовые зародыши смогли выдержать условия громадных гидр.остатических давлений, тогда как каждая трещина должна была, безусловно, оставаться [c.41]

ЗАРОДЫШИ КАВИТАЦИИ — принеси в жидкости в виде мельчайших пузырьков, плохо смачиваемых частпц твёрдых тел, газовых [c.134]

Возникновение кавитации. Кави тационные пузырьки образуются в те местах, где давление Р в жидкости становится ниже некоторого критич значения Р , соответствующего порогу К. Для идеальной однородной чистой жидкости вероятность спои тайного образования пузырьков становится заметной лишь прп достаточно больших растягивающих напряжениях, напр, для воды теоретич, величина Р близка к—1,5-Ю Па = =—1500 кгс/см реальные жидкосте менее прочны. Максимальное растяжение тщательно очищенной воды, достигнутое нри 10 °С, составляет —2,8-Ю Па = —280 кгс/см-. В обычных условиях разрывы сплошности жидкости возникают нри давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного нара при данной теми-ре. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них т. и. зародышей кавитации — микроскопич. газовых пузырьков, твёрдых частиц с трещинами, заполненными газом, и т. д. [c.156]

Запирающий слой 238 Зародыши кавитации 100, 134, 156 Затухание звука 135 Звуковизор 135 Звуковое давление 137 Звуковое поле 1 37 Звуковой ветер 25, 140 Звукокапиллярный эффект 140 Звуколюминесценция 141 Звукопровод 43, 44 Зеркало 142 [c.397]

Отсутствие решений в обш ем виде уравнений Нолтинга — Непайраса, Херринга — Флинна и Кирквуда — Бете не позволяет со всей полнотой проанализировать влияние на характер их решений таких параметров, как амплитуда ультразвукового поля и размер зародышей кавитации. Однако на основании ансамбля численных решений, получаемых при изменении основных параметров в достаточно широких пределах, можно сделать важные выводы об обш ей структуре этих решений. [c.141]

Мы уже говорили, что всякий гидрофон воспринимает кавитационный шум, излучаемый многими кавитационными пузырьками различных размеров. При этом каждый кавитационный пузырек помимо гармонических дискретных составляюш их частоты излучает звуковое давление в виде сплошной части спектра в некоторой полосе частот. Но-поскольку в кавитационной области присутствуют кавитационные пузырьки различных размеров от очень больших (порядка резонансного размера для данной частоты ультразвукового поля) до очень малых (определяемых пузырьками пороговых размеров , которые еш е могут кавитировать при данной амплитуде давления ультразвукового поля), то сплошная часть спектра должна занимать очень широкий диапазон частот. Таким образом, сплошная часть спектра будет нести информацию о функции распределения кавитационных пузырьков в кавитационной области по размерам. При этом ни в коем случае нельзя путать функцию распределения кавитационных пузырьков (которые возникли из зародышей и за некоторое время установления кавитационной области выросли до определенных размеров вследствие диффузии) с функцией распределения по размерам кавитационных зародышей, которая характеризует кавитационные свойства всякой жидкости до возникновения кавитации. Определить с помош ью спектра кавитационного шума функцию распределения зародышей кавитации по размерам удалось бы в том случае, если бы можно было экспериментально измерить этот спектр в тот самый начальный момент времени, когда только приложено ультразвуковое поле, возникла кавитация на зародышах кавитации, но ещ е не успела установиться стационарная кавитационная область. По-видимому, сделать это принципиально невозможно, так как для аппаратурного определения спектра кавитационного сигнала необходимо определенное время анализа, которое по крайней мере не меньше нескольких периодов ультразвукового поля. Но, как показывают эксперименты [36], нескольких периодов оказывается вполне достаточно для формирования стационарной кавитационной области, т. е. за это время вследствие направленной диффузии кавитационные зародыши уже превра-ш аются в кавитационные пузырьки заведомо больших равновесных размеров. [c.162]

Описанное увеличение частоты экстремума огибающей кавитационного шума при уменьшении газосодержания воды наблюдалось экспериментально Боном [39]. В его работе отмечался еще один экспериментальный факт даже при постоянном газосодержании в одной и той же воде при увеличении давления ультразвукового поля частота экстремума огибающей кавитационного шума значительно увеличивается. С точки зрения сформулированных выше представлений этот факт вполне закономерен. Действительно, кавитационные пузырьки вырастают в кавитационной области до равновесных размеров из зародышей кавитации вследствие направленной в пузырек диффузии растворенного в воде воздуха. Если повысить интенсивность ультразвукового поля, то в кавитационной области кавитация возникает на большем числе зародышей, расстояние между которыми будет намного меньше, чем в предыдущем случае, а потому уменьшится эффективная область жидкости, которая подпитывает кавитационный пу-дырек растворенным в ней газом. Поэтому количество продиффундировав-шего в пузырек газа будет меньше и его наиболее вероятный равновесный размер уменьшится. [c.164]

Либерман [20] и Сетте [21], который в дальнейшем продолжил свою работу уже с группой сотрудников [8, 22, 23], экспериментально обнаружили, что уменьшение количества частиц высокой энергии, проникших в сосуд с жидкостью (это было осуществлено экранированием сосуда свинцом), повышает ее кавитационную прочность. Снятие же экрана или искусственное облучение жидкости, находящейся в экранированном сосуде, частицами высоких энергий (например, потоком нейтронов) понижает ее кавитационную прочность. Авторы этих работ показали, что микропузырьки, образованные частицами высоких энергий, действительно являются зародышами кавитации. [c.172]

Если через N обозначить число зародышей кавитации, радиусы которых лежат между Л и До - -АЛ, то вероятность того, что эти зародыши находятся в объеме V, являющ емся небольшой частью объема равна = 1 — (1 — Вероятность же наступления кавитации сОк при [c.180]

Под действием повышенного гидростатического давления газ, находящийся в зародышах кавитации, частично растворяясь, уменьшает их радиус. Уменьшение же радиуса Rq приводит к росту величины порога кавитации Р и, следовательно, к уменьшению i max см. выражение (13)]. Зная изменение тах кавитационного пузырька при различных гидростатических давлениях относительно исходного начального радиуса йщахо можно найти изменение б относительно 6q при Р = Рд [c.214]

И. Г. Сиротюк. Кавитационная прочность воды и распределение в ней зародышей кавитации. — Акуст. ж., И, вып. 3, 380, 1965. [c.334]

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]

Наряду с указанными способами рафинирования авторы рассматривают и действие кавитации. Твердые части-иы МпЯ, на которых образуются газовые пузыри, представляют собой готовые зародыши кавитации. Выделение этих пузырей способствует флотации сульфидных включений. Таким образом протекает значительная часть процесса десульфирования. [c.55]

Колебания излучающей поверхности, погруженной в расплав, приводят при интенсивностях звука более 1 Вт/см к появлению в расплаве маленьких пузырьков газа — зародышей кавитации. Их количество увеличивается с ростом газосодер-жения расплава и с введением в расплав мелких твердых частиц. Это могут быть частицы твердой фазы, например, 2п, если температура расплава 5п—2п находится на диаграмме состояния между линиями солидуса и ликвидуса. Пузырьки, находя-шлеся в расплаве возле облуживаемой поверхности, пульсируют, т. е. расширяются и затем захлопываются. При захлопывании возникает ударная волна, давления в которой могут достигать 10 ат. Такие микровзрывы разрушают пленки окис- лов и загрязнений на облуживаемой поверхности. Чистая поверхность, защищенная от окисления припоем, хорошо смачивается и облуживается. Возникающие в кавитационной области [c.155]

В потоке жидкости, как правило, содержится некоторое количество газа, мельчайшие нузырькн которого имеют радиус м и невидимы для невооруженного глаза. Эти пузырьки воздуха — нуклеоны (зародыши) — переносятся потоком жидкости и, попадая в область более низкого давления, начинают расти. Через поверхность пузырька происходит диффузия газа внутрь пузырька или из него в зависимости от концентрации газа в пузырьке н окружающей его жидкости. Это явление называется газовой кавитацией. Практически всегда наблюдается парогазовая кавитация. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...