Вторичная кавитация

Предыдущие разделы были посвящены так называемой первичной кавитации, которая происходит в основном потоке. Однако во многих случаях можно рассчитать участок оборудования таким образом, чтобы основной поток не подвергался кавитации во всем рабочем диапазоне. Из этого совсем не следует, что кавитация вообще не возникнет, поскольку в зонах интерференции, в зазорах между направляющими поверхностями, подобных зазорам между различными частями машины, в областях вторичного течения или в других областях слабых возмущений может развиться вторичная кавитация. [c.607]

Зазоры между частями машины. На фиг. 11.1 показаны две направляющие поверхности в районе входного участка центробежного насоса, разделенные зазором. Даже если зазор между этими поверхностями будет сведен к минимуму, все равно параметр Ki будет отличным от нуля. Если такой зазор существует в зоне низкого давления, например на входе в насос, то может развиться вторичная кавитация. Обычно она развивается в одной из зон минимального давления в машине, хотя в этой зоне параметр Kf не обязательно минимален. Кавитация часто наблю- [c.608]

В общем случае каналы турбомашин имеют очень сложную конфигурацию. Большинство турбин имеют два ряда направляющих лопаток, которые значительно усложняют характер потока. Наружный ряд, состоящий из плоских ребер, является обычно элементом конструкции статора турбины. Ребра устанавливаются таким образом, чтобы создавать минимальное сопротивление и оказывать на поток минимальное силовое воздействие. Внутренний поворотный ряд, т. е. непосредственно направляющие лопатки, оказывает основное воздействие на поток. Рычажный механизм поворачивает лопатки одновременно на один и тот же угол. Однако разные угловые положения эквивалентны разным конструкциям спиральной камеры. Поэтому каждому угловому положению соответствует своя совокупность кавитационных характеристик. На практике рабочий интервал для каждого углового положения направляющих лопаток довольно ограничен. Даже для простой спиральной камеры турбины без любого из двух описанных рядов лопаток (фиг. 11.2) довольно трудно определить характеристики потока. С другой стороны, за исключением специальных машин рабочие условия исключают возможность возникновения кавитации в основном потоке. Однако вторичная кавитация нередко происходит либо на направляющих лопатках, либо вблизи входной кромки рабочих лопастей, в частности в зонах интерференции на втулке или бандаже. [c.614]

Вторичная кавитация 607—610 Вход в воду 655—663 [c.669]

Гидравлические машины и системы можно рассматривать как сочетание направляющих поверхностей, предназначенных для управления потоком жидкости. Если кавитационная зона возникает на такой поверхности, то она изменяет величину и направление скорости потока. Практически во всех случаях такие изменения нежелательны и сопровождаются дополнительными потерями энергии. Кроме того, при обоих типах кавитации — установившейся поверхностной и вихревой отрывной — имеют место разного рода вторичные движения жидкости. Энергия, вовлеченная в эти движения, не восстанавливается основным потоком и также является потерянной. [c.24]

Частично развившаяся кавитация характеризуется наличием установившейся кавитационной зоны определенных размеров, которая изменяет эффективную форму направляющей поверхности и стесняет живое сечение потока. Происходит местное повышение скорости течения, появляются вторичные движения жидкости. Из-за увеличения гидравлических потерь ухудшаются [c.25]

Основной причиной, вызывающей разрушение материала в процессе кавитации, является, таким образом, механическое воздействие разрушающегося пузырька на ограждающую поверхность. Что же касается химической коррозии, электрохимических явлений и местных повышений температуры, то они являются как бы вторичными процессами, которые в отдельных случаях ускоряют кавитационное разрушение материала. Однако, несмотря на большое количество специальных экспериментов и теоретических исследований, до настоящего времени еще остались нерешенными вопросы, которые препятствуют окончательному пониманию механизма кавитационной эрозии и превращению рабочей гипотезы в точную теорию. [c.28]

Возникновение в среде истинной кавитации сопровождается различного рода вторичными физико-химическими эффектами (эрозией металлов, эмульгированием, окислительными реакциями, деполимеризацией, люминесценцией и др.), которые могут служить методом определения порога кавитации. [c.269]

Вторичные потоки. Кавитация может развиваться во вторичных потоках, т. е. в замкнутых кольцевых течениях в зазорах, которые индуцируются основным потоком. Обычно максимальная скорость такого течения недостаточна, чтобы вызвать кавитацию. Однако такая возможность полностью не исключается. [c.610]

Применяют ультразвуковые колебания значительной мощности, при этом в подвергаемой ультразвуковому воздействию жидкости происходит ряд вторичных эффектов, из которых важнейшее значение имеют акустические потоки, радиационное давление и кавитация, которая в процессах очистки особенно эффективна [4.17 4.18]. [c.110]

На рис. 12, 6 показано изменение плотности N пузырьков в рассматриваемом объеме, непосредственно сосчитанное на кинокадрах. Наиболее интересно то обстоятельство, что величина N проходит через максимум в районе 200 в и ее спадание совпадает со вторичным увеличением давления. Для объяснения этого обстоятельства обратимся к рис. 12, в, на котором представлена зависимость индекса кавитации, вычисленного из тех же кинокадров. Быстро возрастая от порога кавитации, величина К достигает значений, близких к единице. Это означает, что в фазе мак- Симального расширения почти вся кавитационная область заполнена пу- [c.235]

Нестабилизированное двухслойное течение в рассматриваемом случае состоит из двух зон — зоны с изменяющейся и Lg — неизменяющейся по длине площадью поперечного сечения. Во второй зоне продолжается изменение по длине кинематических и динамических параметров потока. Причиной появления зоны Lj является различие объемных и реологических характеристик спут-ных потоков. При этом определяющую роль на размеры такого участка оказывают величина и соотношение расходов и жидкости в слоях, условия их встречи, геометрические особенности поверхности, вдоль которой движется жидкость и т. п. В случае Q, = Qg перераспределение толщин слоев на начальном участке является следствием встречи потоков и их физико-механических свойств. Длина участка L, очень чувствительна к изменению угла встречи потоков а. При достаточно низких значениях чисел Рейнольдса (Re < 1200) в зоне области встречи потоков можно наблюдать вторичные течения уже при углах а> 19°. С увеличением а и величины Qj, размеры области вторичных течений возрастают при а> 120°, Re >3,1- 10 можно наблюдать на этом участке явление кавитации. [c.161]

Объем эрозионных разрушений на камерах гидроагрегатов с увеличением длительности эксплуатации возрастает, а зона эрозии увеличивается в основном вниз по ходу потока. После 6—10 тыс. ч эксплуатации площадь кавитационных разрушений на камерах достигала 1 м - при грубине до 18 мм, а еще через 10—15 тыс. ч эксплуатации площадь разрушений возросла до 16 м при глубине 20 — 25 мм. Это можно объяснить не только тем, что металл в этой зоне уже подготовлен к разрушению при предыдущих воздействиях, но и тем, что в данном случае большую роль начинает играть вторичная кавитация — появление местных кавитационных образований при обтекании ранее возникших эрозионных раковин, т. е. авитация неровностей поверх- [c.24]

По перу лопасти, так же как и на камере рабочего колеса, эрозионные раковины имеют различные размеры, однако их внешний вид одинаков. Первоначально разрушения начинаются на участке, расположенном рядом с монтажным отверстием. С течением времени зона эрозии распространяется полосой вдоль торцевой кромки преимущественно в сторону выходной 1кромки (по направлению движения потока). В этом, очевидно, большую роль также играет вторичная кавитация. [c.24]

К золотникам 8 и 9 распределителя 4 пристыкованы блоки 19 и 20 вторичных предохранительных и обратных клапанов, которые исключают перегрузки в гидроцилиндрах 17 стрелы и гидромоторе 16 механизма хода экскаю-тора. Обратные клапаны исключают кавитацию в гидрод-иигателях при движении машины под уклон, буксирош -нии или быстром опускании стрелы. [c.58]

В рабочих секциях всех распределителей, управляющих гидромоторами, вмонтированы блоки предохранительных (вторичных) клапанов 15, которые служат для ограничения давле И1Я в начгше и в конце д]5пжения, а также при буксировании экскаватора. Для устранения кавитации в линиях гидромоторов предуемотреньг обратные клапаны 16. [c.79]

Кажущееся некавитационное поражение может быть вызвано кавитацией. Например, при быстром радиальном движении шейки в смазывающей пленке юбразуются полости с большим давлением. Возникают местные напряжения, превышающие предел усталости материала подшипника. Это вторичное разрушение является усталостным. [c.27]

Неустойчивость кавитационной зоны и вызванные ею вторичные движения приводят к значительным пульсациям давления в потоке, которые оказывают воздействие на поверхности, направляющие поток. Результаты многочисленных эксперимен-тальны.к исследований и опыт эксплуатации различного гидравлического оборудования указывают на появление сильных вибраций в тех случаях, когда развившаяся кавитация являлась единственной причиной изменения характеристик потока. [c.25]

Начало кавитационной эрозии характеризуется большой интенсивностью износа. Обычно принято считать, что при этом происходит как бы сглаживание поверхности. Кавитационному ра-зрушению подвергаются различные дефекты и слабые места направляющей поток поверхности. После удаления этих дефектов, интенсивность ка-витационой эрозии резко снижается, так как под действием кавитации в поверхностном слое материала происходят различные изменения. Затем происходит вторичное возрастание интенсивности кавитационной эрозии, вызванное тем, что эродированная поверхность сама становится источником кавитации. Различные сопутствующие кавитации явления химическая коррозия, электролитические процессы и другие, в большей мере проявляются на этой стадии кавитационной эрозии. [c.39]

Проблема взаимодействия звука со звуком и вообще проблема распространения нелинейных волн, интерес к которой за последнее время бурно растет в связи с тем, что мощности как 5 Льтразвуковых, так и когерентных электромагнитных волн в настоящее время уже достигли тех уровней, при которых линейное приближение во многих случаях не дает удовлетворительных результатов, является одной из основных в нелинейной акустике. Она весьма обширна, включает в себя ряд вопросов (искажение и взаимодействие волн, особенности распространения пилообразных волн нелинейное поглощение и т. д. ), и ей отведено значительное место в предлагаемой вниманию читателей книге. Однако этим не исчерпывается круг вопросов, который должен рассматриваться в нелинейной акустике. В первую очередь это относится к эффектам, вызываемым мощными звуковыми волнами, которые могли бы быть названы вторичными. Из вторичных эффектов в книге основное внимание уделяется акустическим течениям — постоянным вихревым потокам, возникающим в звуковых полях, и звуковой кавитации — образованию в жидкостях полостей под действием отрицательного давления волны. Эти вторичные явления ответственны за ряд эффектов, наблюдающихся в поле мощных звуковых волн часть из этих эффектов играет существенную роль в области технологического использования мощных ультразвуковых волн. [c.11]

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]

В общих чертах элементарный акт ультразвуковой кавитации г.южно представить себе следующим образом. В фазе разрежения улыразву повой волны в жидкости образуется разрыв в виде полости, которая заполняется насыщенным паром данной жидкости. В фазе сжатия пар конденсируется и полость под действием повышенного давления, которому помогает поверхностное натяжение стенок, захлопывается так, как если бы она была пустой. Однако через стенки полости в нее диффундирует некоторое количество растворенного в жидкости газа, который при быстром захлопывании подвергается сильному адиабатическому сжатию. В момент захлопывания давление и температура газа достигают значительных величин, что приводит к порождению в окружающей жидкости вторичной ударной сферической волны, быстро затухающей в пространстве. [c.123]

Тем не менее никогда не стоит из соображений экономии выбирать СТОЛЬ малые размеры и скорости, при которых, результаты исследований будут искаженными или совершенно неверными. В СВЯЗИ С тем, что в течение многих лет большинство испытаний гидравлических машин проводилось на холодной воде, кавитационная опасность преувеличивалась в тех специальных случаях, когда пар или газ, заполняющие каверну, оказывают вторичное влияние. В настоящее время это положение исправлено. В последние годы построено несколько специальных установок для исследования кавитации в насосах, работающих на жидкостях, отличных от воды. К таким установкам относятся установки Исследовательской лаборатории им. Льюиса (ЫАЗА) для криогенных жидкостей и щелочных металлов [26], а также установки Национальной лаборатории в Ок-Ридже [43] и фирмы Пратт энд Уитни Эркрафт для металлов с высокой температурой плавления [53]. В лаборатории им. Льюиса имеется также установка с регулируемой температурой, работающая на воде. Обычно такие исследовательские установки обеспечивают регулирование скорости вращения рабочего колеса насоса, давления в системе и температуры жидкости. Кроме того, они обеспечивают удаление воздуха из жидкости, но не имеют абсорберов газа. На фиг. 10.5 показана схема установки лаборатории им. Льюиса, работающей на жидком фторе и жидком кислороде. Замкнутая схема имеет теплообменник, поддерживающий [c.556]

Местная кавитация может происходить в переходных областях между неподвижными и движущимися поверхностями, даже если средние значения давления и скорости соответствуют бескавитационным условиям работы. В таких областях обычно возникают вторичные течения, и если кавитация все же имеет место, то можно ожидать ее возникновения и развития на поверхности раздела между вторичным и основным потоками. Происхождение некоторых в общем-то непонятных зон разрушения можно объяснить уносом схлопывающихся каверн вторичным потоком от места их возникновения к разрушаемой поверхности. Поскольку все эти возможные причины вызывают как общую, так и местную кавитацию, остается лишь довольствоваться тем соображением, что множество гидравлических машин, как насосов, так и турбин, работает в течение длительного времени с очень высоким к. п. д. без признаков существенного кавитационного воздействия на эксплуатационные характеристики и на процессы механического разрушения. [c.629]

Турбина Пелтона по существу является машиной, которая работает в двухфазной системе, в то время как машины другого типа работают на однофазной жидкости. Более того, каждый ковш турбины Пелтона проходит через поверхность раздела свободной струи жидкости. Этот поток жидкости отличается тем, что по всему поперечному сечению струи давление постоянно, поскольку она свободно течет в атмосфере. Поэтому с общей точки зрения число кавитации равно нулю. Таким образом, направление течения может быть изменено только с помощью направляющей поверхности, искривленной в сторону потока. Поэтому изменение направления всегда достигается путем повышения, а не понижения давления. Если модель турбины Пелтона исследуется при меньших скоростях, то существенными становятся вторичные явления, которые обсуждались при рассмотрении моделирования входа в поду. [c.666]

Согласно определению Новотного [11], кавитация есть не что иное, как образование пузырьков (полостей) в перемешиваемой жидкости, за счет которых происходит - разрушение материала. В этом случае на поверхности металла возникает двухфазное состояние (жидкость — пар). Новотный высказал мнение, что процесс кавитации можно разделить на первичный и вторичный эффекты, причем первичным является гидродинамический эффект, возникающий за счет образования небольших полостей пара в воде. Причиной возникновения этих полостей является локальное повышение давления, вызывающее закипание жидкости. Последующее снижение давления до нормальной величины приводит к направленному внутреннему взрыву за счет разрушения полостей. В этом случае, если такие полости соприкасаются с металлом, их разрущение может приводить к возникновению глубоких губчатообразных питтингов. Интенсивность указанных разрушений сильно зависит от таких факторов, влияющих на состояние полостей, как внешнее давление, упругость насыщения, температура, поверхностное натяжение и вязкость. Устойчивость и [c.141]

В работе Ричардсона [29] были определены количество и размер газообразных зародышей, которые вызывают кавитацию. По мнению этого автора, такие зародыши можно удалить путем продолжительного выдерживания жидкости в состоянии покоя или применением давления. Крудсен [30] считает, что в действительности основой кавитации является вторичный эффект, о котором шла речь при рассмотрении работы Новотного. Ричардсон считает, что большая часть энергии, вызывающей разрушение, накапливается в пузырьках, а не в поверхностных водах. Разрушительному воздействию способствуют высокие температуры в пузырьках. Возникающие при этом температурные градиенты в самом металле могут быть причиной появления термоэлектрических эффектов, что приводит к электролитическому разрушению металла. Далее автор утверждает, что разрущение металла объясняется скорее высокими давлением и температурой газа внутри пузырьков, а не самим процессом разрушения пузырьков. [c.142]

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]

Прохождение звука через нелинейную среду может вызывать в не11 вторичные явления неволнового характера — кавитацию, акустические течения, химические реакции, фазовые переходы и др. Если добавить сюда нелинейные явления, связанные с генерацией звука, а также чисто микроскопические нелинейные эффекты, то станет ясно, что круг интересов нелинейной акустики чрезвычайно широк. [c.6]

Индикаторы ультразвука. И. у. в газах и жидкостях могут служить различные вторичные эффекты, возникающие при относительно больших интенсивностях, напр, достаточно легко наблюдаемые акустические течения, эффект дегазации жидкости, появление на поверхности жидкости ряби, переходящей при дальнейшем увеличении интенсивности в фонтанирование (см. Распыление), наконец, кавитация с её разнообразными проявлениями в виде появления массы пульсирующих пузырьков, возникновения кавитационного шума, звуколюминесцен-ции, эффектов очистки и кавитационной эрозии (эрозия помещённой в УЗ-вую ванну металлич. фольги позволяет судить о распределении акустич. поля). При значительной интенсивности индикация УЗ может быть [c.271]

К особенности настоящей части книги необходимо отнести тот факт, что рассмотрение поведения процессов в звуковом поле проводится здесь при условии безкавитационного режима облучения сред, хотя привлекаются некоторые результаты экспериментов, проведенных при наличии кавитации в жидкости и на границе раздела фаз. Обсуждаются, так сказать, вторичные эффекты звукового поля, или слабо выраженные явления первого порядка, имеющие место при относительном колебательном смещении частиц жидкости и твердой среды. Сказанное выше не снижает ценность получаемых выводов для безкавитационного рея има, так как явления, возникающие в физико-химических системах под действием кавитационных взрывов, имеют совсем иные закономерности при варьировании внешних параметров среды и условий эксперимента. [c.517]

Методы В. 3. п. можно разбить на три группы 1) методы, использующие основные, линейные хар-ки звук, поля — звуковое давление, колебательные смещения частиц, перем. плотность среды 2) методы, основанные на квадратичных эффектах — на деформации водной поверхности под действием попдеромоторпых сил акустич. поля, акустических течениях, эффекте диска Рэлея, 3) методы, использующие вторичные эффекты, возникающие при распространении звук, волн достаточной интенсивности в жидкости тепловые эффекты, ускорение процессов диффузии, воздействие УЗ на фотослой, дегазация жидкости, акустич. кавитация. [c.76]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...