Возникновение кавитации примесей

Многочисленные исследования, посвященные процессам кавитации, показали, что давление при возникновении кавитации не всегда равно давлению насыщения и во многих случаях даже не соответствуют давлению паров. Это говорит о зависимости кавитационных явлений от ряда других факторов. Общепринятые гипотезы предполагают наличие своего рода ядер, в которых зарождаются и растут кавитационные пузырьки. По-видимому, такими ядрами могут служить микроскопические пузырьки газа, твердые примеси (пыль) и т. п. Особенно легко возникает кавитация у поверхности твердых тел. Это может быть объяснено снижением величины поверхностной энергии на границе твердого тела и жидкости по сравнению с границей жид- g g [c.241]

Воздушные пузыри, увлекаемые движущейся водой, а также газы, растворенные в воде, значительно облегчают возникновение кавитации. Наоборот, в воде, почти свободной от примеси воздуха, кавитация в течение короткого промежутка времени не возникает не только при давлениях, меньших давления насыщения, но даже при значительных растягивающих напряжениях. Это обнаруживается при некоторых опытах, когда возникновение кавитации начинается в том же месте, где происходит отрыв потока от стенки, т.е. там, где частицы пограничного слоя, близкие к стенке, останавливаются и остаются в таком состоянии продолжительное время. Необходимо, впрочем, заметить, что, измеряя давление путем устройства отверстия в стенке, невозможно обнаружить в жидкости давление, меньшее давления насыщения, так как жидкость, находящаяся в отверстии в состоянии покоя, начинает кипеть, как только давление над нею становится меньше р. В дальнейшем мы будет предполагать, что в текущей жидкости всегда содержатся пузырьки воздуха или другого газа, которые и разрастаются в полости, наполненные парами воды, при падении давления ниже давления насыщения. В практических условиях почти всегда именно так и бывает. [c.413]

Возникновение кавитации. Влияние СВОЙСТВ жидкости И примесей [c.71]

В соответствии со сказанным в гл. 3 кавитация может возникнуть, если в жидкости имеются ядра кавитации или слабые места , из которых образуются каверны. Жидкости, не содержащие таких ядер, имеют очень высокую прочность на разрыв таким образом, кавитация не наблюдалась бы в гидросистемах и гидромашинах, если бы нормальные жидкости не изобиловали источниками ядер кавитации. Кавитационными ядрами, по-ви-димому, являются примеси, например нерастворенные газы и твердые частицы, на которых образуются микроскопические пузырьки газа. Скорость, с которой кавитационное ядро может расти до достижения критического размера, соответствующего наступлению кавитации, определяется не только его начальным размером и формой, но и термодинамическими свойствами окружающей жидкости, а также величиной и продолжительностью воздействия пониженного внешнего давления. Таким образом, существуют три фактора, влияющие на возникновение кавитации [c.258]

Как известно, ультразвук представляет собой распространяющиеся в какой-либо среде (например, жидкости или газе) упругие волны, образующиеся при периодическом чередовании сжатия и разрежения частиц этой среды с частотой выше 16 000 колебаний в секунду. При этом в среде, где распространяются ультразвуковые колебания, возникает давление звуковой волны, избыточное по отношению к атмосферному давлению. Такое звуковое давление достигает десятков атмосфер. В жидкой среде разрежение, создаваемое звуковой волной, приводит к возникновению кавитации, т.е. образованию разрывов из-за действия на жидкость растягивающих усилий. Реальные жидкости разрываются уже при давлениях, равных или близких давлению упругости их паров, что объяснено наличием в них примесей, в том чис- [c.44]

Под кавитацией подразумевают возникновение и рост пузырьков пара или растворенного в жидкости газа, вызванные понижением давления при постоянной температуре (см. п. 1.6). Рост возникшего пузырька сопровождается испарением жидкости внутрь него (паровая кавитация) или диффузией газа (газовая кавитация). Но, как правило, имеют место оба процесса и кавитация является парогазовой. Кавитационные пузырьки возникают в тех точках потока жидкости, где давление падает до некоторого малого значения ркр. которое близко к давлению насыщенного пара при данной температуре, но зависит от ряда факторов степени насыщения жидкости растворенным газом, наличия примесей и твердых частиц, состояния обтекаемой поверхности. Формы проявления и развития кавитации многообразны и пока не существует их четкой классификации и общепринятых терминов. В отечественной литературе различают две основные стадии кавитации начальную и развитую. [c.398]

Для диспергирования механических примесей применяют ультразвуковой эффект. В жидкостях основную роль при воздействии ультразвука на вещество играет кавитация. Под действием ультразвука жидкость как бы вскипает, появляются зоны вскипания жидкости с образованием пузырьков. При, ,захлопывании" пузырьков, которое совершается мгновенно, возникает импульс в виде гидравлического удара. В центре этого удара местное давление возрастает до нескольких тысяч паскалей. Вследствие того, что в зоне вскипания жидкости образуется большое число пузырьков, которые затем захлопываются" в разное время, колебания, возникающие под действием гидравлических ударов и распространяющиеся в жидкости со звуковой и ультразвуковой скоростью, создают условия для возникновения новых колебаний давления в потоке. Последние вновь вызывают вскипание жидкости и т.д. Процесс образования пузырька имеет свои особенности. Так, при наличии в жидкости твердых частиц или, например, смолистых образований в виде сгущений разрыв жидкости происходит на границе раздела этих сред. Тогда в момент, ,захлопывания" пузырька гидравлический удар направлен в сторону более твердой среды, вызывая ее разрушение. [c.99]

Процесс возникновения и развития кавитации зависит от состояния жидкости, включая наличие в ней твердых или газообразных примесей, и от поля давления в зоне кавитации. Проявления кавитации гидродинамического происхождения, помимо этих факторов, зависят также от формы твердых границ. Существует много способов классификации рассматриваемых явлений. Например, классификация по условиям, в которых происходит кавитация кавитация в потоке, кавитация на телах, движущихся в жидкости, и кавитация при отсутствии основного потока. Возможен другой метод классификации по основным физическим особенностям. Объединяя эти два метода, можно классифицировать кавитацию следующим образом [c.18]

Основными факторами, влияющими на возникновение и последующее развитие кавитации в потоках жидкости, являются форма границ течения, параметры течения (абсолютное давление и скорость) и критическое давление Ркр, при котором могут образовываться пузырьки или возникать каверны. Однако, как показано в следующих главах, на зависимость критического давления от формы границ, давления и скорости могут существенно влиять другие факторы. К ним относятся свойства жидкости (например, вязкость, поверхностное натяжение, параметры, характеризующие испарение), любые твердые или газообразные примеси, которые могут быть взвешенными или растворенными в жидкости, и состояние граничных поверхностей, включая их чистоту и трещины, в которых могут находиться нерастворенные газы. Кроме динамики течения для больших перемещающихся или присоединенных каверн существенное значение имеют градиенты давления, обусловленные силами тяжести. Наконец, физические размеры границ течения могут оказывать существенное влияние не только на размеры каверн, но и на зависимость от некоторых параметров основного течения и течения в пограничном слое. При выводе критерия подобия невозможно учесть все эти факторы. Поэтому обычно на практике используют основной параметр, выведенный из элементарных условий подобия, и учитывают влияние других факторов как отклонения от основного закона подобия. [c.62]

Возникновение в жидком металле кавитации оказывает сильное катали тическое действие на систему расплав — неметаллические твердые примеси, превращая последние в активные центры кристаллизации. Нелинейный характер динамики кавитационных пузырьков, протекающий по механизму цепной реакции, позволяет достаточно быстро (за несколько периодов звуковой волны, что на частоте 18 X X 10 Гц составляет 100— 200 мкс) сформировать у поверхности излучателя ультразвука устойчивую область кавитации, проходя через которую, непрерывно поступающий в лунку [c.462]

Холл и Тристер [34] исследовали гистерезис, обусловленный задержкой возникновения кавитации, когда К меньше К(1 на определенную величину. Они установили случайный характер возникновения кавитации. Известно, что задержка возникновения кавитации в гидродинамической трубе зависит от изменения давления в жидкости по времени и содержания в ней растворенных и нерастворенных примесей. Характер этой зависимости был установлен Гарвеем и др. [27, 28], а также Кнэппом [46], о чем говорилось в гл. 3. Холл и Тристер обнаружили в большинстве своих экспериментов, что задержка уменьшается с увеличением размера системы и увеличением содержания воздуха. К сожалению, они не могли определить количество растворенных и нерастворенных газов или полного содержания газа, но, по-видимому, они измеряли главным образом влияние нерастворенного воздуха и, следовательно, концентрации ядер. Холл и др. [33а, 34] также сообщают о влиянии поверхности на примере небольших моделей с полусферическими головными частями. На моделях с тефлоновым покрытием наблюдался едва заметный гистерезис, в то время как на моделях из чистой и натертой воском нержавеющей стали, а также на стеклянных моделях была зафиксирована явная задержка (хотя и с разбросом по величине), возрастающая в порядке перечисления моделей. Очевидно, в этих экспериментах кавитация развивалась из поверхностных ядер. Итак, необходимо принимать во внимание оба типа ядер кавитации, как циркулирующих, так и поверхностных, причем один из них может быть преобладающим в зависимости от характера потока и расхода жидкости. Возможные последствия присутствия циркулирующих и поверхностных ядер кавитации в турбомашинах рассматриваются в работе [75]. [c.266]

Известно, что свойства жидкости и примеси влияют на развитие кавитации из ядер, и это определяет величину давления, при которой возникает кавитация. Кроме того, мы предполагаем, что при резких градиентах давления на возникновение кавитации могут влиять динамические эффекты. С другой стороны, экспериментальные результаты, полученные с пробами воды, содержащими достаточное количество ядер кавитации, указывают на большую вероятность возникновения кавитации по существу при давлении насыщенного пара. Приведенные соображения доказывают возможность использования данных по распределению давления, полученных в аэродинамических или гидродинамических трубах, для определения Ki. Эксперименты Дейли [7, 8] и Кермина [13] наряду с обычными экспериментами NA A в аэродинамической трубе [16, 19] подтверждают их на примере профиля NA A 4412. [c.346]

Ранее предполагалось, что электрохимические эффекты могут быть либо единственной причиной, либо одной из причин кавитационного разрушения. Известно, что при определенных условиях область кавитацни может излучать свет (разд. 4.12), и некоторые исследователи предполагали, что это происходит благодаря электрическому эффекту, хотя исследования Хиклинга [24] и Ярмана [28] свидетельствуют, что люминесценция связана в первую очередь с очень высокими температурами газа, пара и следов примесей в схлопывающейся пузырьке. Свечение наблюдалось при возникновении кавитации как в вибрационных установках [28, 29, 51], так и в гидродинамических трубах [30]. Однако в первом случае оно легко обнаруживается невооруженным глазом, а во втором требуется сложная аппаратура. Свечение наблюдалось также и в натурных условиях при кавитационных течениях, происходящих с большим выде- [c.418]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...