Кавитация в сопле

Во время кавитации в сопле Вентури в многокомпонентной жидкости, имеющей состав, выраженный в массовых долях С,в, образуется газовая фаза в виде кавитационных пузырьков и каверн, заполненных испарившимися при давлении Р [c.149]

Рис. 8. Развитие кавитации в сопле Вентури

Рис. 14. Относительное изменение величин давления и скорости внутри кавитационной зоны при различных стадиях развития кавитации в сопле Вентури

В работе [60а] использована модификация метода 5-коэффициента для экстраполяции измеренных кавитационных характеристик насоса на другие жидкости, температуры и скорости вращения. Она основана на подобии отношения объемов пара и жидкости в кавитационной области, которое было получено эмпирически при исследовании кавитации в соплах Вентури [24а, 48Ь]. Этот метод был применен также к входным устройствам насосов [48а, 60а], а также к центробежным насосам [60а]. [c.311]

В результате проведения экспериментальных исследований были найдены формы сопел, которые не разрушаются от действия кавитации (см. рис. 8.21) и поддерживают кавитационный режим течения, выражающийся в постоянстве расхода жидкости при изменениях давления на выходе сопла от атмосферного до 0,8 величины давления нагнетания жидкости в сопло (см. рис. 8.22). [c.209]

Различные металлы по-разному противостоят эрозии. В настоящее время не существует расчетных методов оценки эрозионной стойкости материалов. При экспериментальном лабораторном исследовании эрозионной стойкости материалов применяются обычно следующие способы 1) удар струи жидкости по вращающимся образцам, 2) удар капель или струи жидкости (влажного пара) по неподвижным образцам, 3) протекание жидкости с кавитацией у поверхности образца (кавитационные сопла, щелевые установки), 4) испытания образцов на магнитострикционном вибраторе, 5) исследования погруженных в жидкость неподвижных образцов с помощью кольцевого возбудителя колебаний жидкости у поверхности образца. Интенсивность эрозионных разрушений образцов из одинаковых материалов зависит от выбранного способа испытаний. Однако если испытать несколькими способами группу различных материалов, то они по своей эрозионной стойкости расположатся практически в одинаковой последовательности независимо от способа испытаний. Это правило объясняется общностью природы эрозионного разрушения при ударах капель или струй жидкости и при кавитации в жидкой среде и может быть использовано для свободного выбора удобного в данных конкретных условиях способа испытаний. Наибольшей эрозионной стойкостью обладают твердые сплавы типа стеллитов и сормайтов. Затем следуют вольфрам, твердые титановые сплавы и хромоникелевые ста-86 [c.86]

Обычно различают два типа кавитации поверхностную и отрывную. Поверхностная кавитация возникает на поверхности, направляющей поток, или в непосредственной близости от нее. Только что описанные нами кавитационные явления в сопле Вентури и в рабочем колесе центробежного насоса являются примерами поверхностной кавитации. Отрывная кавитация возникает на расстоянии от поверхности и является результатом турбулентного перемешивания, которое обычно имеет место в потоке за различными выступающими элементами, рабочими колесами некоторых гидравлических машин, а также прн отрывах потока от направляющей поверхности. В качестве примера отрывной кавитации на рис. 10 приводится фотография потока за моделью гребного винта. [c.24]

В качестве примера различных стадий развития кавитации рассмотрим процессы, происходящие в сопле Вентури, изображенном на рис. 8, и их влияние на его пропускную способность. Характеристика сопла Вентури AH=f(Q), где АН — гидравлические потери в сопле и Q — расход, приведена на рис. 11. [c.26]

Если вода скользит по стенке, а на стенке имеется возвышение, то за ним образуется водоворот, в середине которого при больших скоростях давление сильно понижается вплоть до кавитации. Поэтому кавитационное разъедание иногда наблюдается и на иглах и соплах ковшевых турбин (Л, 5 и Z) на фиг. 8-3,6, а также точки и кресты на фиг. 8-4,6), где скорости воды огромны (десятки метров в секунду), а также на их ковшах за лезвиями, особенно если оси струй и ковшей не вполне совпадают. Наконец, если вода в сопле течет почему-либо винтообразно, то центробежные силы понижают давление около иглы, и она может разъедаться. Кавитация может произойти даже на скате высокой бетонной водосливной плотины за случайным выступом. [c.86]

Диффузорный насадок (рис. 6.4, б) представляет собой комбинацию сопла и диффузора. Установка диффузора с оптимальным углом на выходе позволяет, не меняя проходного сечения отверстия (сечение 7—7) и расчетного напора, повысить расход жидкости почти в 2,5 раза по сравнению с расходом через сопло. Недостатком диффузорного насадка является склонность его к возникновению кавитации в узком сечении 1—1. [c.69]

В некоторых первых опытах, когда очистка стеклянных поверхностей сводилась только к вымачиванию в смеси концентрированной серной кислоты с бихроматом калия и когда трубку не защищали от попадания пыли, кавитация возникала при достижении 5-миллиметровым стержнем высокой скорости. В одном случае, показанном на фиг. 5, две небольшие полости у конца стержня появились на кадре 9 при скорости 18 ж/се/с. Они расширялись до кадра 12, после чего исчезли, но появились вновь на кадрах 14, 15 и 16. Подобное периодическое образование и исчезновение полостей часто наблюдается во время кавитации и особенно хорошо заметно в соплах Вентури. Звук, сопровождающий кавитацию [c.55]

Кавитация возможна также и в других устройствах, не потребляющих и не вырабатывающих механическую энергию. Она может влиять на работу клапанов и фитингов, в которых происходит изменение скорости жидкости. Целый класс расходомеров проточного типа (трубки Вентури, расходомерные шайбы и сопла) перестает отвечать своему назначению, если возникает кавитация. В расходомерах такого типа расход определяется по измеренной разности давлений в большом и малом сечениях, за счет которой происходит ускорение потока. Любые изменения эффективного поперечного сечения или потерь давления между этими сечениями влияют на точность измерений. Если кавитация возникает в области сужения, где скорости выше, то она может явиться причиной одного или обоих видов погрешности. Имеется несколько исследований влияния кавитации на расходомеры проточного типа [7, 8]. [c.28]

Использование гидродинамической кавитации в сужающихся каналах, например в трубках Вентури и соплах 22, 44], или на объектах, движущихся в жидкости с большой скоростью, например на вращающемся диске [33, 40]. [c.53]

Аналогичным образом кривые Kf и Кю можно использовать для определения возможности кавитации в канале типа трубки Вентури, изображенном на фиг, 7.10. В этом случае кривые /Сш одинаковы для обеих стенок. Опасное сечение расположено между точками А V. В, где А — точка перегиба, а В — точка сопряжения с параллельной образующей критического сечения. В этом сечении стенки являются расходящимися относительно местного направления течения, поэтому возможны отрицательные давления. Чтобы избежать этого, были разработаны методы расчета сопла с такой кривизной контура, которая обеспечивает монотонное падение давления [2, 9, 31]. В таком сопле абсолютное давление в любой точке стенки всегда выше, чем в соседней точке ниже по потоку, и, следовательно, всегда выше, чем в точке минимального диаметра. Очевидно, что вторая опасная зона начинается в сечении С. Как и ранее, последовательность развития кавитации в этой трубке Вентури можно предсказать качественно путем сравнения кривых Kf и Кю- Если представить себе, что вся кривая Kf смещается вертикально вниз, то вначале она коснется кривой Кю чуть ниже сечения С. Поэтому кавитация вначале начнет развиваться именно здесь, если кривая Kf будет продолжать смещаться вниз. По мере уменьшения давления в системе эта зона будет расширяться, и непосредственно вверх по потоку от сечения В образуется новая зона. По мере развития этой зоны она будет распространяться в область В—С, пока в конце концов не образуется единая кавитационная зона, охватывающая всю горловину трубки Вентури. [c.337]

Некоторые исследования влияния кавитации на течения в соплах, отверстиях и трубках Вентури проведены в работах [12, 13, 25, 29 п 30]. [c.548]

Согласно Рейнольдсу ), можно воспроизвести начальную кавитацию в трубе Рейнольдса (сопле Вентури), имеющей резкое сужение (рис. 116). С другой стороны, начальная кавитация возникает при определенной скорости обтекания моделей торпед в гидродинамических трубах и гребных винтов. [c.405]

Гидродинамические излучатели по конструкции резонирующего элемента могут быть пластинчатого, стержневого или мембранного исполнений, а кавитирующие — с дискретным или непрерывным действием. На рис. 51 дана схема ультразвукового гидродинамического излучателя с консольным креплением резонатора [15, 35]. Корпус 1 излучателя изготовлен вместе, с держателем 3, в котором закреплена пластинка-резонатор 2. Масло под давлением поступает в сопло 4 и выходит из него в виде плоской струи. При встрече струи с кромкой пластинки-резонатора образуются завихрения. Колебания струи и циклически чередующиеся завихрения в определенных условиях вступают в резонанс, вызывая кавитацию и дальнейшее захлопывание пузырьков, сопровождающееся диспергированием механических при-ме(жй. [c.102]

В результате экспериментов было выяснено, что наилучшими характеристиками по поддержанию кавитационного режима течения, не разрушаясь от действия кавитации, при давлениях нагнетания жидкости от 0,25 до 3,0 МПа и изменениях давления на выходе сопла от атмосферного до давления 0,8 P обладают сопла, имеющие диффузор с углом расширения 10°, с регулируемым и нерегулируемым критическим сечением (рис. 8.21). [c.205]

Низконапорная среда подводится по сужающемуся каналу сопла к области кавитации, смешивается с последней и замещает в ее кавернах и пузырьках насыщенный пар. Расход низконапорной среды, захватываемой кавитирующей жидкостью находится из уравнения [c.232]

При каком давлении перед соплом в расходомере начнется кавитация, если упругость паров керосина / = = 150 мм рт. ст. [c.179]

Другой сдерживающий фактор - отсутствие методов расчетов термогазодинамических процессов в многокомпонентных кавитационных струйных течениях. Для применения многокомпонентных кавитационных струйных течений необходим метод расчета термогазодинамических процессов, с помощью которого рассчитываются основные параметры таких процессов в любой точке многокомпонентного кавитационного струйного течения. Метод расчета разработан на основе следующей модели гидродинамической кавитации в сопле Вентури, процессов эжекции и тепломассообмена в струйном течении с потенциальным ядром кавитирующей жидкости, исз екающей из сопла. [c.146]

На границе перехода от кавитационного режима течения к сплошному жидкостному происходит скачок давления от величины давления насыщенных паров до величины, практически равной давлению P низконапорной среды, в которую происходит истечение жидкости из сопла. Скачок давления сравнивается 22, 28, 29 со скачком уплотнения при критическом истечении газа через сопло. Образовавшаяся за скачком давления сплошная жидкая фаза, истекая из диффузора сопла (см. рис. 5. 1, а) в низконапорную среду, образует с последней свободно истекающее струйное течение, метод расчета которого представлен в гл. 4, а процесс кавитации в сопле Вентури описывается следующей системой уравнений, в которую входят уравнения отражаю1цие параметры потока в критическом сечении К-К сопла [c.147]

Используя уравнения (5.1)-(5.14), рассчитываются основные параметры процесса кавитации в сопле Вентури, такие как скорость потока в критическом сечении сопла и в любой точке кавитационной области (Р, статическое давление в области кавитации 7 ,,, массовый расход через любое произвольное взятое сечение области кавитации, обьемный расход двухфазной среды, из которой состоит область кавигации, плотность двухфазной среды р в любом произвольно взятом сечении области кави тации, объемная концентрация газовой фазы, массовые расходы жидкой 7 и газовой С фаз, полное давление потока Р в произвольнее взятом сечении области кавитации, местная скорость звука а в любой точке области кавитации, длина 5 области кавитирующей жидкости. [c.149]

В авнацишных гидроусилителях кавитация в соплах не наступает, если диаметр сопел не превышает 0,5 мм, а шероховатость стенки конфузора составляет не более 2,5 мкм. [c.91]

Наиболее просто получать и изучать гидродинамическую кавитацию при течении жидкости через сопла типа Вентури (рис. 5.1) [4, 5, 8, 16-19]. Подача жидкости с постоянным увеличением давления ее нагнетения в сопло приводит к увеличению скорости течения жидкости и уменьшению статического давления в критическом сечении сопла. При достижении статического давления, равного давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре, образуется область кавитации, распространяющаяся от критического сечения вдоль но диффузору. Высокоскоростная съемка [4, 8, 18, 19] показала, что область кавитации состоит из множества пузырьков, вкрапленных в текущую жидкость и увеличивающихся по мере продвижения в потоке по диффузору сопла. [c.145]

В сопло (см. рис. 5.1) под постоянным давлением Р,, подается жидкость. На В1лходе сопла [фотиводавление низконапорной среды, в которую происходит истечение жидкости, снижаез ся, начиная от давления / . Под действием разности давлений Р и P жидкость В критическом сечении К-К сопла разгоняется до скорости 1У, при которой статическое давление в потоке равно давлению насыщенных паров Лц этой жидкости при данной температуре Т",, [6, 7, 18, 19 . В потоке образуется область кавитации, которая распространяется от критического сечения К-К сопла вдоль по его диффузору. [c.146]

С использованием гидрогазодинамических процессов, происходящих при кавитации многокомпонентных жидкостей в сопле Вентури, конструкции эжекционных аппаратов со струйными течениями кавитирующей жидкости выполняются в двух модификациях. В первой модификации эжекционного аппарата, представленного на [c.228]

В активных гидротурбинах кавитация, вызываемая, как правило, шероховатостью поверхности, распространяется на поверхностях сопла и иглы затвора. При больших скоростях истечения струи из сопла (порядка 50—100 м1сек) даже небольшая шероховатость представляет опасность возникновения кавитации. В рабочих колесах активных гидротурбин кавитация возникает на внутренних поверхностях ковшей, за их лезвиями. [c.49]

Кавитация в высокоскоросгаом потоке воды в сопле. Переход от простой капельной жидкости к сильно ускоренной двухфазной системе происходит в горловине сопла при расширении и особенно эффект1ю в подогретой жидкости. На верхнем левом снимке перегретая вода с температурой 204°С обнаруживает регулярные признаки начала кавитации с ядра ш на стенке. Верхний правый снимок демонстрирует случай, когда ядер на стенке нет и [c.111]

Самые обширные исследования кавитации в затопленных струях были проведены Роузом и др. [58—60]. Эксперименты отчетливо показывают, что кавитация происходит в центрах низкого давления турбулентных вихрей, образующихся в зоне смешения. Диффузия затопленной струи происходит в двух последовательных зонах, начиная от среза сопла. Начальный участок струи состоит из центрального по существу безвихревого ядра, в котором максимальная скорость постоянна. В точке пересечения границ слоев смешения с осью струи начинается основной участок струи с непрерывной диффузией, которая уменьшает максимальную скорость и постепенно рассеивает энергию струи. Напряжение трения, интенсивность турбулентности и пульсации давления максимальны на начальном участке струи. Это видно из фиг. 6.5, заимствованной из работы Роуза [59], где представлены в безразмерном виде среднеквадратичные значения пульсаций турбулентной энергии и пульсаций давления в круглой струе, вытекающей со скоростью Уо из сопла диаметром На этой фигуре начальная зона струи простирается до х1Во = 6, где X — расстояние от кромки сопла. [c.278]

Поток из абсорбера проходит через поворотное колено с решеткой поворотных лопаток, расположенное на уровне рабочей части, и затем через хонпкомб, соединенный с этим поворотным коленом и специальной решеткой лопаток в один узел, который обеспечивает равномерное течение на входе в сопло. Уменьшение площади сечения в сопле составляет 18 1. Это обеспечивает равномерное распределение скорости в рабочей части и малую толщину пограничного слоя. Сопло рассчитано на монотонное уменьшение давления в направлении течения, чтобы уменьшить возможность отрыва потока и кавитации на его стенках. По падению давления в сопле измеряется расход. Из сопла поток поступает в рабочую часть диаметром 356 мм, а затем в горизонтальный диффузор, в котором скорость потока снижается до 0,3 от скорости в рабочей части. Затем поток проходит через диффузорное поворотное колено и далее через третий диффузор, в котором заканчивается торможение, на вход в циркуляционный насос. [c.563]

ЖИДКОСТИ в коническую часть сопла 2 скорость вращения резко во астает, что сопровождается возникновением интенсивных упругих колебаний и кавитации в этой области. [c.106]

При каком абсолютном давлении р перед соплом в рае-ходрмере начнется кавитация, если давление насыщенных паров керосина р . = 20 кПа [c.169]

Для сопел Вентури, имевших конфузор с углом сужения 25 и диффузор с углом 10° при давлении нагнетания жидкости не более 3,0 Мпа расход сохранялся постоянным при изменении давления на выходе из сопла от атмосферного до 0,8 от давления нагнетания жидкости (23, 24]. При этом указывается, что эррозии материала от действия кавитации не было. Однако в работах [26, 27] отмечается, что наблюдаются повреждения сопел, последнее объясняется тем, что скачкообразное изменение давления на поверхности сопла приводит к почти мгновенному сжатию пузырьков и возникновению в момент смыкания их полостей местных ударных и тепловых явлений на рабочей поверхности сопла. В работе [4] отмечается, что высокой стойкостью к воздействию кавитационной эррозии обладают нержавеющие стали. [c.146]

Сдерживающим фактором в использовании кавитирующей жидкости является эррозия маз ериалов, из которых изготавливаются сопла и другие детали оборудования, работающие в области кавитации. [c.146]

Особенность кавитационного режима течения заключается в том, что независимо от изменения на выходе сопла величины противодавления P в любом произвольно взятом поперечном сечении области кавитации статическое давление постоянно и равно давлению насыщенных паров жидкости [18], массовый расход двухфазной среды, из коз орой состоит область кавитации, также постоянен и равен массовому расходу 1, через сопло [19, 23, 24]. Данный эффект объясняется сверхзвуковым режимом течения двухфазной пузьфьковой среды в области кавитации. [c.146]

В связи с зем что в любом поперечном сечении области кавитации статическое давление и массовый расход иосгоянны, согласно закону Бернулли, скорости течения двухфазной пузырьковой среды в произвольно взятом поперечном сечении кавитационной области также постоянны и равны скорости течения потока W в критическом сечении сопла. [c.146]

Однако в связи с тем что площадь/любого поперечного сечения в области кавитации, рас1фостраняющейся вдоль по расширенному диффузору, больше площади критического сечения сопла при постоянных скорости течения Н, статическом давлении Р,, и массовом расходе Р , объемный расход Q двухфазной среды в любом поперечном сечении области кавитации больше объемного расхода потока в критическом сечении сопла. Величина объемного расхода Q вдоль диффузора по течению кавитационной области возрастает за счет увеличения количества газовой фазы в двухфазном потоке, что подтверждается высокоскоростной киносъемкой [18, 19]. [c.146]

Газообразная среда низкого давления подавалась в аппарат, представленный на рис. 8.26, непосредственно в обласгь кавитации, как показано на рис. 8.28, с помощью сопла, имеющего возможность продольного пepeмeщe [ия. В конструкции, представленной на рис. 8.27, газообразная среда подводилась в область кавитации через отверстия диаметром 2,5 мм. выполненные непосредственно за критическим сечением сопла. [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...