Кавитационная полость

Вследствие этого в смачивающей стенку жидкости легко образуются разрывы ( кавитационные полости) жидкости у стенки, что и приводит к преимущественному возникновению паровых пузырьков на стенке, а не внутри жидкости для образования же паровых пузырьков на стенке требуются меньшие степени перегрева, чем для образования их в объеме жидкости. Равным образом облегчается образование зародышей жидкой фазы в насыщенном паре, а при полностью смачивающей стенку жидкости конденсация пара происходит непосредственно на стенках сосуда без образования зародышей и, следовательно, без пересыщения пара. [c.234]

Явление.кавитации может наблюдаться, например, в сифонных трубопроводах, где ее появление обусловливается геометрической конфигурацией и принципом действия самого трубопровода, основной своей частью находящегося под давлением, меньшим чем атмосферное кавитация может иметь место также и при работе быстроходных гидравлических турбин, центробежных насосов и гребных винтов. В этих случаях причиной кавитации является возникновение больших местных скоростей, ведущих к понижению давления. Если при этом давление оказывается меньше упругости паров, в соответствующих местах потока начинается бурное испарение жидкости, она начинает кипеть и в ней образуются кавитационные полости, состоящие из пузырьков, заполненных паром. Если затем при дальнейшем движении потока давление в нем повышается, происходит конденсация пара, обычно сопровождаемая резким треском, и кавитационные полости смыкаются. Возникновение кавитации значительно облегчается при наличии в жидкости пузырьков воздуха, а также растворенных газов. [c.241]

При малых числах Фруда весомость жидкости проявляется весьма существенно каверна сильно всплывает, а подаваемый в каверну воздух за насадком прорывается в атмосферу и не позволяет создать замкнутую кавитационную полость (рис. VI.20, а). [c.235]

При умеренных числах Фруда каверна формируется достаточно хорошо влияние весомости жидкости проявляется весьма существенно и приводит к образованию волнового бугра над кавитационной полостью (рис. VI.20, б). [c.235]

Явление кавитации может возникать, например, во всасывающих линиях насосных установок и сифонных трубопроводах, где ее появление обусловливается конфигурацией и принципом действия самого трубопровода, основная часть которого работает при давлении ниже атмосферного. Кавитация может возникать также при работе быстроходных гидравлических турбин, центробежных насосов и гребных винтов. В таких случаях ее причиной являются большие местные скорости и снижение давления. Если при этом давление оказывается ниже давления насыщения паров, в соответствующих местах потока начинается бурное испарение жидкости, которая начинает кипеть , и в ней образуются кавитационные полости. Если при дальнейшем движении потока давление в нем повышается, происходит конденсация пара, обычно сопровождаемая резким треском, и кавитационные полости смыкаются. Возникновению кавитации способствует наличие в жидкости пузырьков воздуха или растворенных газов. [c.104]

Кавитацией принято называть образование в жидкости разрывов (кавитационных полостей, каверн, кавитационных пузырей) под действием больших растягивающих напряжений, возникающих либо при обтекании помещенных в жидкость тел, либо при распространении в ней ультразвуковых колебаний. При колебаниях давления в объеме жидкости кавитационные пузырьки попеременно возникают и исчезают, оставаясь приблизительно в одном и том же участке жидкости. В текущей жидкости кавитационные пузыри возникают там, где при увеличении скорости давление в потоке в соответствии с уравнением Бернулли снижается до величины давления насыщенного пара. Затем кавитационные пузыри уносятся потоком, попадают в зону повышенного давления и разрушаются (схлопываются). Объем кавитационного пузыря может быть от долей кубического [c.53]

Разрывная прочность и кавитация жидкостей. При расчетах гидросистем допускают, что жидкости разрываются при давлениях, равных или близких давлению насыщенных паров при данной температуре. Однако реальные жидкости разрываются при более высоких давлениях, причем прочность жидкости или критическое давление, соответствующее ее разрыву, не стабильно, а зависит от наличия в ней пузырьков нерастворенного воздуха и твердых включений, на поверхности которых образуются слабые точки, служащие ядрами разрывных (кавитационных) полостей. Разрывная прочность зависит также от наличия в жидкости воздуха в растворенном состоянии. Последнее обусловлено тем, что при уменьшении давления ниже величины, при которой произошло насыщение жидкости газом, часть его выделится из раствора в виде пузырьков, снижая тем самым разрывную прочность жидкости. [c.44]

Кавитационное изнашивание металла происходит в результате воздействия на его поверхность микроударных нагрузок, возникающих при образовании и захлопывании кавитационных полостей и пузырьков. [c.13]

Кавитационные полости после кратковременного существования захлопываются. Часть иЗ них существует от фазы разряжения до следующей фазы сжатия. Однако наблюдаются пузырьки, продолжительность существования которых составляет несколько десятков, а иногда и сотен периодов, но рано или поздно каждый кавитационный пузырек захлопывается. Во время этих захлопываний развиваются мгновенные местные давления, достигающие тысяч мегапаскалей. Эти давления неизбежно приводят к механическим разрушениям поверхности твердого тела, находящегося вблизи мест захлопывания. [c.176]

На заключительной стадии схлопывания кавитационной полости положение максимума давления определяется приближенным соотношением [c.92]

В системе со свободной поверхностью давление (измеренное по отношению к окружающему атмосферному давлению) в какой-либо точке жидкости не может быть изменено произвольно, без того, чтобы это не сказалось также на геометрии свободной ловерхности. Поэтому прием, позволивший в предыдущем пункте исключить гравитационный член, используя понятие динамического давления, для течений со свободной поверхностью не применим. (Строго говоря, это относится и к течениям с кавитационными полостями.) Таким образом, для точного динамического подобия течений со свободной поверхностью необходимо равенство как чисел Рейнольдса, так и чисел Фруда. [c.160]

Явление кавитации, как правило, наблюдается при скоростях, создающих в потоке турбулентное движение жидкости. Возникшие при этом в потоке жидкости пустоты заполняются растворенными в жидкости газами или парами. Образовавшиеся кавитационные полости перемещаются вместе с потоком жидкости и попадают в области с более высоким давлением, где полости сокращаются и исчезают. Кавитационные полости могут иметь различные размеры от долей кубического миллиметра до нескольких кубических метров. [c.29]

Процесс сжатия кавитационной полости совершается с большой скоростью и сопровождается гидравлическим ударом. Такие удары могут вызывать разрушение металла в микрообъемах, если сила удара превышает пределы прочности металла отдельных микроучастков. [c.29]

Степень разрушения металла зависит от числа и размеров кавитационных полостей, а также от характера образующейся кавитационной зоны. [c.29]

Кавитационные полости могут возникать и вследствие наличия препятствий, способствующих разрыву жидкости. Обычно после таких препятствий образуются кавитационные пузырьки, занимающие определенную зону в движущемся потоке жидкости. [c.29]

Для изучения кавитационной зоны были использованы индикаторы, измеряющие давление при высокой частоте ударов, а также высокоскоростное фотографирование. Было установлено, что образовавшаяся в горле профиля кавитационная полость движется с потоком воды и в зоне конденсаций сокращается. В момент исчезновения происходит сжатие пузырька, сопровождающееся гидравлическим ударом и специфическим звуком. После перемещения пузырька на этом же месте зарождается новый кавитационный пузырек, который таким же образом развивается и исчезает. Процесс образования, развития и сжатия пузырьков продолжается в течение 0,001—0,0016 с. [c.31]

Исследования показали, что первичные эрозионные повреждения, а также наиболее глубокие участки эрозии образуются на поверхности образца в месте отрыва кавитационных полостей. [c.33]

Наибольший эффект достигается в момент отрыва кавитационной полости от поверхности образца. Разрушение металла в этих условиях происходит не за счет сокращения кавитационных пузырьков, а вследствие их периодического отрыва от поверхности или [c.33]

Скорость потока определяет характер механизма гидроэрозии и интенсивность процесса разрушения металла при кавитации. Известно, что поток жидкости при встрече с препятствием образует вихревые движения. При высоких скоростях потока происходит срыв вихрей с интенсивным образованием кавитационных полостей. Частота срывов вихрей возрастает с увеличением скорости потока. Возникающие в вихревом потоке разрывы способствуют образованию отдельных микрообъемов жидкости, которые в определенный момент приобретают большую кинетическую энергию, а энергия расходуется при движении и ударе на разрушение микрообъемов металла. При высоких скоростях потока возможны и другие явления, вызывающие разрушение металла в микрообъемах. В некоторых работах [32, 58 ] указана вероятность возникновения в потоке высокочастотных импульсов отрыва жидкости, которые могут вызвать разрушение металла на отдельных микроучастках поверхности. Вопросы, связанные с влиянием скорости потока на механизм гидроэрозии металла, мало исследованы, и пока нет возможности предложить утвердительные практические рекомендации. [c.55]

Согласно гидродинамической теории кавитация может развиваться только при больших скоростях потока. Опыты, проведенные на МСВ, показывают, что при наличии вибрационного поля даже небольшая скорость движения воды вызывает увеличение интенсивности эрозии металла (рис. 43). Эту закономерность объясняют снижением прочности воды при ее движении [14]. В этих условиях образование кавитационных полостей, вызываемых вибрацией и их сокращением, происходит с меньшей затратой вибрационной энергии. Из этого следует, что там, где по гидродинамическим условиям не может быть кавитации, при наличии вибрационного поля кавитация развивается так же, как при определенных гидродинамических условиях. В подобных условиях интенсивность гидроэрозии металла увеличивается с ростом скорости движения жидкости или величины вибрации либо с одновременным увеличением обоих факторов. [c.75]

В обычной воде содержание газов и воздуха определяется атмосферным давлением. В данном разделе рассмотрены вопросы принудительного насыщения жидкости газами или воздухом для снижения интенсивности гидроэрозии. Известно, что наиболее высокой разрушающей способностью обладают кавитационные полости с минимальными размерами. При этом возрастает вероятность полного сокращения этих каверн при перемещении их в область повышенного давления. С увеличением содержания в кавитационной полости газа или паров жидкости возрастают размеры полости. С увеличением размеров кавитационной полости снижается давление в жидкости в процессе ее сжатия. В результате снижается интенсивность кавитационной эрозии. Кавитационные полости больших размеров не разрушают металл, так как при их замыкании давление на единицу площади невелико [6]. [c.79]

При быстром вращении за отверстиями образуется кавитационная зона. В зоне сокращения кавитационных полостей происходит разрушение образцов, которые установлены в гнездах заподлицо [c.79]

Результаты опыта показывают, что потери массы алюминиевого образца увеличиваются с ростом частоты вращения диска и уменьшением количества подаваемого в кавитационную зону воздуха (рис. 47). При подаче 9 см /с воздуха потери металла от эрозии уменьшаются почти в 4 раза по сравнению с результатами при обычных испытаниях, а при подаче 20 см /с воздуха кавитационная эрозия металла прекращается. Это явление, по-видимому, объясняется тем, что в зоне, куда подается воздух, образуются более крупные по размерам кавитационные полости. В связи с этим в подобных условиях кавитационному росту подвергаются не микроскопически малые полости, содержащие ничтожное количество газа, а крупные кавитационные пузыри. Эти крупные полости при сокращении не способны вызвать разрушение металла, но, как правило,- приводят к значительному снижению к. п. д. машины или агрегата. Тем не менее процессы насыщения воздухом об-ласти кавитации, в которой развивается гидроэрозия металла, юо представляют большой практический интерес. so [c.80]

В работе [14 ] показано также, что при испытании материалов с высоким сопротивлением коррозии продувка воды кислородом не интенсифицирует эрозию и даже снижает потери металла. В этом случае кислород, как и всякий другой газ, способствует образованию в жидкости более крупных кавитационных полостей, повышает ее демпфирующие свойства и сжимаемость. [c.81]

Косвенным путем установлено, что температура газа при сжатии кавитационной полости достигает 700° С- Об этом свидетельствуют результаты опыта по воспламенению пороха, вносимого в кавитационную зону жидкости. Пылинки пороха вспыхивают именно в тот момент, когда они попадают в кавитационную полость. [c.94]

При испытании металлов на МСВ иногда на испытуемой поверхности образца можно отчетливо наблюдать цвета побежалости, которые сопутствуют начальной стадии разрушения. Этот эффект также может служить подтверждением местного повышения температур при сжатии кавитационной полости. [c.94]

В тех случаях, когда жидкость смачивает поверхность твердых стенок сосуда, в котором она находится, кипение жидкости, а соответственно и конденсация насыщенного пара происходят без заметного перегрева жидкости и пересыщения пара, так как работа образования жидкой пленки на твердой поверхности тем меньше, чем лучше жидкость смачивает эту поверхность. При полном смачивании образование л<идкой пленки вообще не сопряжено с затратой работы. В смачивающей стенку жидкости легко образуются разрывы ( кавитационные полости у стенки), что приводит к преимущественному возникновению пузырьков пара на стенке, а не внутри жидкости. При полностью смачивающей стенку жидкости конденсация пара происходит непосредственно на стенках сосуда без образования зародышей и, следовательно, без пересыщения пара. [c.385]

На рис. 1 представлена схематически многослойная граничная зона, разделяющая расплав и тигель, а также характер распределения переменных теплового поля по нормали к поверхности расплава (в относительных единицах). Показаны медная стенка 1 загрузка с тепловым ядром 8 и тепловым пограничным слоем 7, а также возможные промежуточные слои окислы 2 на медной стенке, металлический гар-нисаж 5, слой адсорбированных частиц 3 (на поверхности, омываемой расплавом). При усадке гарнисажа возможно появление газовой прослойки 4. На периферии загрузки может существовать двухфазная твердо-жидкая зона 6. В некоторых областях граничной зоны возможно образование на периферии расплава кавитационных полостей (не показаны на схеме). Обозначения температур на границах промежуточных слоев показаны на оси ординат рис. 1. [c.15]

Кавитационное разрушение наблюдается и у подшипников скольжения, которые работают с большими скоростями и динамическими нагрузками. Наибольшее повреждение возникает в местах, где масло имеет наименьшую скорость, т. е. в местах разрущения кавитационных полостей [10]. Поврежденные места нзуально представляют собой впадины разной глубины. У подшипников с твердым металлопокрытием повреждение бывает плоским. Разрушенный участок имеет вид выкрошенного реже отслоенного покрытия. [c.27]

По замыслу Ли на прочном стальном стержне перед носом подводной лодки укрепляется острием вперед конус, по форме напоминающий не полностью открытый дождевой зонтик. Каждой лопастью зонтика можно управлять отдельно посредством специальных гидроцилиндров. Кроме того, сам зонт с помощью зубчатой рейки можно придвигать к корпусу лодки или отодвигать от него. Манипулируя гидроцилиндрами, зонту легко прида вать любую симметричную или асимметричную форму, подбирая такую, при которой на заданной скорости возникает наиболее интенсивная кавитация. Двигаясь впереди лодки, конус, как пуля, вспарывает воду, оставляя за собой пенистую россыпь кавитационных пузырьков. Сливаясь, они образуют большую кавитационную полость, заполненную разреженным паром. В этом паре и движется подводная лодка, почти не испытывая никакого трения. Чтобы исключить влияние кавитации, гребной винт и рули размещают в самой задней, кормовой части лодки, там, где кавитационная полость уже сомкнулась, уступив место воде. Поскольку интенсивная кавитация [c.209]

Схема распада топлива на капли под действием малых килебаний получила наиболее широкое распространение, но не является единственной. Некоторые исследователи строят теорию распыливания жидкости на предположении, что основной причиной разрушения единого потока жидкости и распада его на капли являются кавитационные процессы. При высокой скорости течения топлива в сопловом канале статическое давление снижается, и при значении, соответствующем упругости паров топлива, в потоке жидкости образуются кавитационные зоны в виде отдельных пузырьков. Эти пузырьки при выходе из сопла, где происходит восстановление давления до атмосферного, исчезают разрушая целостность струи. Как показали экспериментальные исследования, образование кавитационных полостей носит периодический характер с частотой, зависящей от скорости потока. [c.13]

Следует особо подчеркнуть, что в натурных условиях все названные виды эрозии взаимосвязаны друг с другом и действуют одновременно. Попадание капли,, движущейся с большой скоростью, на поверхность лопатки является причиной начала кавитации, Микроударное воздействие капли о поверхность металла изменяет его электрический потенциал в месте удара, что стимулирует электрохимическую коррозию в присутствии электролита. Образовавшееся в месте удара микронарушение рельефа поверхности (язва) облегчает образование вихря при растекании следующей капли, попавшей на это место, что в свою очередь способствует образованию новой кавитационной полости. Ее захлопывание вызывает кавитационную эрозию. Так, в упрощенном виде можно представить взаимовлияние и взаимосвязь указанных выше трех явлений (удар капли, возникновение кавитационной полости и изменение [c.140]

Образование кавитационных полостей при и о падании капли на лопатку паровой турбины. Скоростная киносъемка процессов взаимодействия капли с поверхностью турбинной лопатки показывает, что капля, попадая на поверхность лопатки со скоростью aum, сначала Сплющивается, а затем начинает растекаться. Предварительные стадии этого процесса показаны на рис. 3-3 (размер капель 300 мкм, скорость встречи капли с поверхностью 49 м1сек). [c.141]

Материал в зоне захлопывания кавитационных полостей разрушается иод действием комплекса взаимосвязанных фякто-ров. При попадании кавитационной полости в область повышепиого давления пар, [c.142]

Выдвинуто много гипотез, объясняющих механизм разрушения металла на микроучастках, где происходит замыкание кавитационных каверн. Так, в соответствии с представлением о термоэлектрических эффектах [15] полагают, что электрические токи могут возникать под действием высоколокализованных напряжений сжатия, когда появляются гидродинамические силы, действующие на микроскопические участки твердого тела при сокращении кавитационной полости. Особенно распространена гипотеза о значительном влиянии электрохимической коррозии на процесс кавитационного разрушения. Однако имеется много экспериментальных данных [34, 50], свидетельствующих о наличии кавитационной эрозии и в химически нейтральных средах, а также на материалах, не подвергающихся коррозии (стекло, пластмассы и т. п.). [c.25]

Однако измерить температуру газа в кавитационной полости пока не представляется возможным из-за высокочастотности и нестабильности самого процесса кавитации. [c.94]

Основным фактором процесса очистки этим способом является кавитация (см. стр. 44). Захлопывание кавитационных полостей сопровождается микрогидроударами, при которых развиваются большие локальные (до нескольких тысяч атмосфер) давления, которые отрывают частицы загрязнителя от очищаемых поверхностей. [c.557]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...