Паровая кавитация

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]

В частном случае при паровой кавитации р = 0) условие равновесия [c.13]

Для паровой кавитации эти формулы приобретают следующий вид [c.28]

Газовая кавитация вызывает рост вибрации в основном в диапазоне частот (1—10 кГц). Начальные стадии паровой кавитации наиболее отчетливо проявляются в диапазоне 5—30 кГц и выше, а ее дальнейшее развитие приводит к интенсивной вибрации во всем звуковом диапазоне частот. Одна из основных причин снижения кавитационных качеств центробежных насосов заключается в интенсивном вихреобразовании во входном патрубке и большой неравномерности скоростей на выходе из него. [c.164]

У лопастных насосов к гидродинамическим источникам вибрации, как было установлено ранее, относятся вихреобразования в потоке рабочей среды, неоднородность потока, турбулентные пульсации давления, воздушная и паровая кавитации. [c.168]

Величина показателя Р изменяется в зависимости от стадии кавитации, В осевых насосах (см. рис. IV. 1) в начальный момент развития паровой кавитации (область 2) р = 30-н20, а в зоне развитого кавитационного шума (область 3) р 9. В центробежных насосах величины Р соответственно равны в области 2 р = = 12-ь14 в области р 6 [c.172]

Микропульсации давления в рабочих полостях поршневого насоса, являющиеся результатом вихреобразований в потоке, а также газовой и паровой кавитации, в значительной степени носят случайный характер. Они возбуждают силы, действующие на гидроблок и другие элементы, вызывая их вибрацию в диапазоне средних и высоких частот. [c.173]

Испарение жидкости происходит как с поверхности, так и образованием пузырьков пара (кипением) жидкости во всем ее объеме, причем в отличие от испарения с поверхности жидкости, которое происходит при любой температуре, кипение жидкости происходит лишь при определенных температурах, при которых упругость пара становится равной внешнему давлению (над поверхностью жидкости). Это давление обусловливает так называемую паровую кавитацию, которая наступает в том случае, когда упругость (давление) насыщенного пара равна внешнему давлению. При повышении внешнего давления температура кипения увеличивается, а при понижении уменьшается, причем интенсивность нарастания упругости пара тем выше, чем выше уровень температур. Таблица 1.13 [c.43]

Однако во многих распределительных и регулирующих гидроаппаратах имеются местные зоны, в которых вакуум достигает значений, близких к абсолютному. В частности эти зоны создаются при некоторых условиях, обусловленных известным перепадом давления и расходом жидкости, а также открытием расходных окон, в распределительных золотниках следящих систем, в предохранительных клапанах и в прочих гидроагрегатах в сужениях сечения потока (в зонах максимальных скоростей). В этих случаях имеет место преимущественно паровая кавитация, поскольку быстротечность образования здесь вакуума практически исключает возможность выделения из жидкости воздуха. [c.46]

Скорость звука в кипящей жидкости с пузырьками пара очень мала. Пузырьки пара могут возникать в жидкости, когда при движении ее с местной большой скоростью давление в ней падает ниже давления насыщения. Это явление называется паровой кавитацией и играет большую роль при работе гидравлических турбин, насосов гребных винтов и т. п. [c.214]

В результате испарения жидкости могут потребоваться отрицательные напряжения. Однако нерастворенные газовые частицы, пограничные слон и турбулентность изменяют и часто маскируют отличие критического давления рщ) от р- . Вследствие этого выражение (2.5) используется только для определения параметра, характеризующего паровую кавитацию. [c.64]

По поводу влияния содержания воздуха заметим, что при очень высоких полных содержаниях газа [55], параметр Кг первоначально имеет большое значение, а затем уменьшается с уменьшением скорости Это, вероятно, связано с газовой кавитацией, обусловленной высоким содержанием газа. При малой скорости внешнее давление становится очень низким по мере приближения К к значению, при котором начинается кавитация. При высоком содержании газа может стать существенной газовая диффузия, прежде чем минимальное давление достигнет критического значения для паровой кавитации. [c.267]

Поэтому газовая кавитация может происходить при значениях К, больших Кг для паровой кавитации. При большой скорости внешнее давление велико в момент достижения критического значения минимального давления и газовая кавитация может не развиваться даже при высоком содержании газа. [c.268]

Возникает паровая кавитация [c.288]

В исследованиях первого класса используется такое же оборудование и методы испытаний, как в любой хорошо оснащенной лаборатории для исследования бескавитационных характеристик тех же гидросооружений. Гидросооружения имеют две отличительные особенности течение со свободной поверхностью и большие размеры. Последнее обусловливает течение с большими числами Рейнольдса, соответствующими турбулентному режиму. Поскольку основными являются силы тяжести, моделирование осуществляется по числу Фруда. Поэтому масштаб модели должен быть большим, чтобы числа Рейнольдса по крайней мере были достаточны для турбулентного течения. Однако при таком методе моделирования обычных установок с атмосферным давлением на свободной поверхности на модели не возникает паровая кавитация, даже если в натуре она происходит интенсивно. Поэтому на модели невозможно определить возникновение кавитации, но о нем можно судить по измеренным распределениям давления. Такие измерения необходимо проводить на всех поверхностях, на которых могут быть низкие давления. В простых сооружениях большинство опасных зон известно. Тем не менее рекомендуется рассчитать значения числа кавитации К) и числа Кг, соответствующего началу кавитации на стенках канала, по формулам (7.11) и (7.14) и воспользоваться методом, приведенным в разд. 7.7.2 и 11.1.6. [c.549]

Между фазами газовой и паровой каверны нет резкого перехода. Последующее поведение паровой каверны не отличается от поведения газовой каверны в первом случае. Если замедление происходит достаточно медленно, каверна продолжает укорачиваться до тех пор, пока не исчезнет совсем. При достаточно быстром замедлении каверна может отделиться от тела, как было описано выше. Процесс схода каверны с тела происходит аналогично отрыву каверны в конце каждого цикла квазистационарной паровой кавитации, описанной в гл. 5. [c.661]

Специальные опыты с крыльями показали, что с ростом скорости, еще до наступления паровой кавитации, по концевым вихревым шнурам с деформированной водной поверхности к профилю просасывается атмосферный воздух. В результате на [c.53]

НИИ, где также мы встречаемся (при наличии звука в воде, которая находится в состоянии кипения либо близком к нему) с паровой кавитацией. [c.148]

В заключение этого параграфа вернемся к вопросу о зависимости порогового давления в воде от размера пузырька и приведем пример, относящийся к паровой кавитации (вблизи резонансных разме- [c.159]

Рис. 15. Частотная зависимость порогового значения колебательной скорости для паровой кавитации и дегазации

Итак, от того, при каких интенсивностях звукового поля, выше или ниже пороговых значений дегазации, происходит облучение гетерогенной реакции, будет зависеть характер и эффект воздействия акустической энергии на электролитические процессы. Достижение порога паровой кавитации в звуковом поле (кривая II на рис. 15) приводит к явлению эрозии твердых тел, которая для некоторых металлов имеет незначительную величину [68], или локальному удалению твердых пассивных пленок на поверхности металла, способствуя его растворению [30, 68, 82] (точка г на рис. 15), а в нейтральных растворах подкисляет среду и может привести к облагораживанию или депассивации металла, если для него существует резкая зависимость скорости электрохимического процесса от концентрации водородных ионов вблизи точки рН=7. [c.543]

Максимум измельчения зерна затвердевшего расплава при изменении внешнего статического давления ниже и выше атмосферного лежит в районе Ро=1 [121, 164]. Эффект кавитационного разрушения (паровая кавитация) возрастает [168], а степень дегазации жидкости в звуковом поле уменьшается с увеличением статического давления [166]. По-видимому, можно считать, что ультразвуковая кавитация сильно затрудняется дегазацией кристаллизующейся жидкости и поэтому проявляются пузырьковые эффекты. Интенсификация газовыделения из расплава звуковыми вибрациями (несколько десятков герц) [167] не может привести к заметному измельчению зерна вследствие того, что условие (87) не выполняется и максимальная величина всплывающих пузырьков для таких частот колебаний далека от резонансного размера (см. гл. 2). [c.570]

Кавитация может иметь различные формы. Различают три формы паровой кавитации пузырьковая, вихревая, присоединенная (струйная). [c.116]

Эрозия — это износ и выбивание частиц из поверхности твердого металла под влиянием потока жидкого металла. Кавитацией называют разрушение твердого металла под микроударным воздействием жидкометаллической среды это воздействие проявляется при захлопывании на поверхности твердого металла паровых пузырьков, имеющихся в жидкости. Следовательно, кавитация — это усталостный процесс, протекающий в микрообъемах поверхностного слоя твердого металла. [c.147]

Если представить себе жидкость, свободную от примесей, то при давлении, равном давлению ее насыщенных паров, происходит вскипание жидкости. Это явление называется паровой кавитацией. Образовавнщеся при этом пузырьки пара переносятся потоком в область иовышенного давления, пар конденсируется, и пузырьки схлоиываются. [c.6]

Основными источниками вибрации центробежных насосов являются различные формы кавитации [10, 24, 32, 36]. В качестве примера на рис. IV. 1 представлена зависимость общего уровня вибрации Lx лопастного насоса центробежного типа от числа оборотов п на подобных режимах работы H/Q = onst и при постоянном кавитационном запасе Ah = onst, которая имеет три характерные области J, 2, 3. При переходе от бескавитационной работы насоса (область 1) к режиму с газовой кавитацией (область 2) происходит резкое возрастание вибрации, которое становится менее интенсивным в области паровой кавитации 3. [c.164]

Одним из источников вибрации ГЦН может быть кавитация. Она бывает различной. Газовая кавитация вьоывает рост вибрации в диапазоне частот от 1 до 10 кГц. Начальные стадии паровой кавитации отчетливо проявляются в диапазоне частот 5 — 30 кГц и выше, а ее дальнейшее развитие приводит к интенсивной вибрации во всем звуковом диапазоне частот. [c.87]

Если представить себе жидкость, свободную от примесей, то при давлении, равном давлению ее насыщенных паров, происходит вскипание жидкости, Это явление называется паровой кавитацией. Образовавшиеся при этом пузырьки пара переносятся потоком в область повышенного давления, пар конденсируется, и пузырьки схлопываются. Однако в потоке жидкости, как правило, содержится некоторое количество газа, мельчайшие пузырьки которого имеют радиус порядка и невидимы невооруженным глазом. Эти пузырьки воздуха - нуклеоны (зародыши) - переносятся потоком жидкости и, попадая в область низкого давления, начинают расти, Через поверхность пузырька происходит диффузия газа внутрь пузырька (или из него) в зависимости от концентрации газа в пузырьке и окружающей его жидкости. Это явление называется газовой кавитацией. Практически почти всегда наблюдается парогазовая кавитация. [c.18]

Гидродинамические источники вибраций насосов (вихреобразова-ние, неоднородность потока, турбулентные пульсации, воздушная и паровая кавитация). [c.356]

Паровая кавитация исследована значительно меньше она, по-видимому, имеет много общего с истинной газовой кавитацией. Паровые полости, возникающие при отрпна-тельных давлениях, захлопываются (если в фазе положи- [c.251]

Нагревая жидкость при постоянном давлении или понижая давление при постоянной температуре статическим способом или динамическим способом, т. е. в процессе движения жидкости, можно в конце концов достичь такого состояния, при котором в жидкости становятся видимыми и начинают расти паровые, газовые или парогазовые пузырьки, или каверны. Пузырек может расти с умеренной скоростью, если процесс роста определяется диффузией растворенных газов в пузырек или просто расширением содержащегося в нем газа при повышении температуры жидкости или понижении давления в ней. Рост пузырька будет взрывоподобным , если он обусловлен главным образом испарением окружающей жидкости в этот пузырек. Рост пузырька, вызванный повышением температуры жидкости, называется кипением, а если этот процесс обусловлен динамическим понижением давления, происходящим по существу при постоянной температуре, то он называется кавитацией. Рост пузырька вследствие диффузии в него газа при динамическом понижении давления называется дегазацией. Иногда этот процесс также называют газовой кавитацией (в отличие от паровой кавитации). [c.13]

На фиг. 3.9 и 3.10 представлены зависимости — рх, от R (уравнение (3.9)) и (р<х> —Ри)кр от R (уравнение (3.11)) для фиксированной массы газа при температуре 20°С, заимствованные из работы Дэйли и Джонсона [12]. Из фиг. 3.9 следует, что во всех случаях существует два равновесных значения радиуса (нижнее соответствует устойчивому равновесию, а верхнее неустойчивому равновесию) или одно критическое значение радиуса R, которое соответствует устойчивому равновесию при схлопывании и неустойчивому равновесию при росте пузырька . Ядра любого начального размера будут расти в поле пониженного давления с умеренной скоростью, пока не достигнут радиуса R = R. Любой пузырек радиусом более R стремится расти неограниченно и с большой скоростью, зависящей от инерции окружающей жидкости. Этот рост будет происходить главным образом за счет испарения жидкости со стенок каверны. Поэтому ряд авторов называют описанное явление паровой кавитацией . Влияние небольшого количества воздуха, содержащегося в пузырьке, становится незначительным, как только его радиус превысит в несколько раз R. Более того, чтобы могло произойти взрывоподобное расширение, которое мы называем кавитацией, давление [c.103]

Если длина паровой или газовой каверны становится очень большой по сравнению с размерами тела, то ее называют суперкаверной. Суперкаверны образуются 1) вследствие роста присоединенной каверны или 2) вследствие вытеснения жидкости из гидродинамического следа за счет развития паровой кавитации, как в примерах, описанных в предыдущем разделе, или за счет подвода газа в области низкого давления в следе. При вдуве газа число кавитации уменьшается при неизменной скорости и абсолютном давлении. Это следует из формулы (2.3), где../Сь — число кавитации, выраженное в более общем виде через давление в пузырьке, а не через давление насыщенного пара. Каверны, поддерживаемые за счет подвода газа, называются вентилируемыми. Если в каверну подводится слишком много газа, то она может стать неустойчивой. В этом случае на ее поверхности возникают волны, и она пульсирует по длине и ширине. Другими словами, вентилируемые и паровые каверны, по-видимому, имеют много общего и обе по мере роста становятся более устойчивыми, чем более короткие присоединенные каверны. [c.220]

Соотношения (6.21), (6.27) и (6.29) предполагают подобие всех явлений, определяющих образование ядер и механизм их роста, но не описывают подробно действительные механизмы этих процессов. Возможны несколько типов процесса возникновения кавитации. Кавитация может развиваться из ядер, которые либо циркулируют вместе с потоком жидкости, либо возникают в отдельных точках поверхности тела. Возможна как газовая, так и паровая кавитации. С учетом различных факторов, определяющих рост ядер кавитации, можно вывести несколько типов соотношений для Кг- Для каждого типа процесса можно вывести свой закон подобия. Двумя важнейшими факторами являются газовая диффузия и градиент давления в направлении потока в зоне возникновения кавитации. Ван-дер-Валле [74] исследовал возникновение кавитации из ядер с учетом этих факторов, а также влияния теплопроводности. Его основные выводы следующие [c.285]

В остальных случаях возникнет паровая кавитация в соответствии с критерием статической устойчивости для критического размера ядра кавитации [соотношение (З.П)]. Ван-дер-Вал ле приводит соотношения подобия для возникновения кавитации и параметры подобия для каждого из перечисленных случаев. Все они сведены в табл. 6.2. Ван-дер-Валле сравнивал результаты расчетов по этим соотношениям с экспериментальными данными для полусферических тел, приведенными в работах [40, 53], и получил качественное соответствие. [c.286]

Течение с развитой кавитацией, аналогичное рассмотренному выше, возникает в потоке, если число кавитации делается весьма малым. В этом случае за телом образуется большая кавитационная полость, заполненная парами воды и газами. Давление в каверне весьма мало и близко к давлению водяных паров. При обычных условиях в воде паровая кавитация возникает при очень больших скоростях, которые трудно воспроизводить в лаборатории. Введение в каверну газа, например воздуха, позволяет получить малое число кавитации и развитую каверну при малых скоростях буксировки, легко осуществимых в лаборатории. Метод искусственной (газовой) кавитации позволил, в частности, измерить сопротивления различных тел — конусов, диска, шара и эллипсоидов при кавитационнод режиме обтекания в опытовых бассейнах (Л. А. Эпштейн, 1948, 1949). Оказалось, что для диска и тупых конусов с ростом числа кавитации коэффициент сопротивления Сд. возрастает приблизительно как Сх (1 + о)-Однако для острых тел подходит лучше формула С" + а. Теоретическое исследование развитой кавитации в пространственных случаях шло главным образом по ЛИНИИ получения приближенных решений, согласующихся с физическим опытом. Изучение фотографий газовых каверн, применение теоремы о количестве движения и анализ осесимметричного кавитационного течения позволили сделать важный вывод о том, что сопротивление тела с каверной за ним, с точностью до поправочного множителя к, близкого к единице, равно произведению площади миделева сечения каверны на разность статического давления перед обтекаемым телом и давления в каверне. Это значит, что коэффициент сопротивления, отнесенный к ми-делеву сечению каверны, равен числу кавитации а. Полученный результат может служить теоретическим обоснованием возможности достижения весьма малого коэффициента сопротивления на больших скоростях для тела, тесно вписанного в каверну. Это очень важное обстоятельство впервые было отмечено в 1944 г. Д. А. Эфросом и затем развито рядом авторов. [c.42]

Теория образования, роста и захлопывания газовых пузырьков (газовая кавитация) первоначально развивалась для несжимаемой идеальной жидкости для случая одиночного сферического пузырька. Далее были уточнены уравнения динамики пузырька с учетом ежи-маемости, вязкости и теплопроводности, конечности амплитуды колебаний стенки пузырька. Наконец, в этой теории был произведен учет несферичности колебаний пузырька, в особенности вблизи его резонансных частот и при достаточно больших амплитудах звука. Было показано, что несферичность колебаний и возникновение струек жидкости у захлопывающихся пузырьков, если они находятся вблизи твердой поверхности, является одной из причин кавитационной -эрозии твердых тел. Теоретические исследования далее стали развиваться применительно к динамике паровых пузырьков (паровая кавитация), которая имеет много общего с динамикой газового пузырька, однако имеются и существенные различия. [c.139]

Рт Щ пузырек испытывает вынужденные стационарные колебания, не изменяя своих средних размеров. Внутри областей, где поставлены цифры пузырек растет, а в некоторых пределах области слева от минимального значения рт(Ю он захлопывается. Штриховая прямая соответствует так называемому блейковскому порогу кавитации с паровыми зародышами [4] рт = = Ар+2оШ. Из приведенных графиков можно сделать вывод, что при отсутствии пережатия жидкость начинает кипеть при значениях статических порогов давления выше, чем это дает формула для блейковского порога. Из приведенного рисунка видно также, что минимальные пороговые значения линейно растут с повышением частоты. Этот факт хорошо известен как газовая, так и паровая кавитация тем труднее возбуждается (при прочих равных условиях), чем выше частота звукового поля. 13 технологических применениях кавитации используют частоты ультразвука, как правило, не превышающее 26—30 кГц. [c.160]

Иначе говоря, тот или другой механизм образования микропотоков, а следовательно, воздействия на процесс электролиза может проявляться в зависимости от формы и размеров катода (по отношению к длине волны звука ), интенсивности и частоты акустических колебаний. При интенсивностях звука выше порога паровой кавитации (кривая II на рис. 15) эффект ускорения процесса электроосаждепия в результате эрозии металла уменьшается [59, 69] и условия кристаллизации и получения качественных осадков металла ухудшаются [30, 31, 60, 68]. Поэтому можно считать, что вероятное ускорение электрохимического процесса при воздействии мощных кавитационных взрывов за счет удаления поверхностноактивных веществ с активных центров катода [35], [66], изменение физикохимических свойств этих центров [41], понижение энергии активации собственно электрохимической реакции [66], облегчение разряда ионов воды [39] и т. д. перекрывается противоположным диспергирующим действием ультразвукового поля. [c.538]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...