Энергия кавитационного поля

На создание кавитации затрачивается некоторая часть энергии звукового поля. В первой стадии кавитационного процесса энергия поля расходуется на образование и рост кавитационных пузырьков. Затем при их захлопывании запасенная ими энергия возвраш ается обратно в среду, в основном [c.202]

Для создания кавитационной области используется некоторая часть энергии первичного звукового поля. Обозначим отношение затраченной энергии к полной энергии первичного поля через к и назовем его коэффициентом кавитационного использования акустической энергии [12] [c.246]

Энергия звукового поля, идущая на образование кавитационной области, затрачивается в течение всей фазы расширения кавитационного пузырька. Как видно из многочисленных кривых, приведенных в части IV, это время несколько меньше периода первичного звука Т. Мы не сделаем большой ошибки, если положим его равным Т. [c.247]

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 УЗ-вых полях малой интенсивности вязкость жидкости снижает эрозионную активность, т. к. с ростом вязкости увеличиваются потери акустич. энергии. Однако при большой интенсивности УЗ в сильно вязких жидкостях (при коэффициенте вязкости 50—100 Нс/м ) создаются благоприятные условия для кавитационных процессов силы вязкого трения аналогично избыточному давлению препятствуют расширению кавитационного пузырька после того, как наступила стадия сжатия в звуковой волне. Благодаря этому начальная стадия сжатия кавитационного пузырька наступает раньше, совпадая с началом сжатия волны, повышается скорость и сокращается время его захлопывания, возрастает микроударное воздействие. [c.244]

Как уже указывалось, флуктуации амплитуды давления, излучаемого пульсирующим кавитационным пузырьком, слишком малы, чтобы объяснить происхождение сплошной части спектра кавитационного шума. Из рис. 17 видно, что в этой части спектра может быть сосредоточено много энергии и поэтому исследование механизма ее образования представляет определенный интерес. С этой целью обратимся к анализу не только пульсаций кавитационного пузырька, но и звукового давления излучаемого пузырька при таких пульсациях. На рис. 19 показаны изменения во времени радиуса пузырька Я1Я (кривая а), давления ультразвукового поля (кривая б) и давления р, излучаемого колеблющимся пузырьком в жидкости на некотором расстоянии г (кривая в). Все зависимости получены численными решениями уравнения Кирквуда — Бете для случая адиаба- [c.160]

Форма кавитационной области зависит от характера звукового поля. Так, в сосуде, размер которого сравним с длиной звуковой волны, кавитация возникает как на границах раздела жидкой и твердой фаз, где всегда содержатся газовые зародыши кавитации, так и в самой жидкости в виде тяжей и нитей, состоящих из большого скопления кавитационных пузырьков. В устройствах, фокусирующих звуковую энергию, кавитация возникает в фокальном пятне, где сосредоточены большие интенсивности звука. Созданная таким образом локальная кавитационная область с большой плотностью кавитационных пузырьков обладает большой активностью и удобна для проведения исследований. На рис. 22 представлены фотографии кавитационной области в фокусирующем концентраторе, работающем на частоте — 500 кгц [27], снятые при различных электрических напряжениях на его мозаике 1,4, 1,8, 2,2, 2,6, 3 и 3,5 кв. Слева дан масштаб одно деление равно 1 мм. Экспозиция фотографирования составляет 0,5 мсек поэтому фотографии показывают усредненную во времени (250 периодов) форму кавитационной области. Видно, что кавитационная область в фо- [c.197]

На рис. 35 кривая 2 — рассчитанная по формуле (36) зависимость энергии А , выделяемая всеми кавитационными пузырьками, от квадрата электрического напряжения. Кривая 1 показывает энергию, затраченную звуковым полем на образование кавитации (кривая Л о на рис. 33). Поскольку энергия, затраченная на образование кавитационных пузырьков равна энергии, выделяемой при их захлопывании (энергия ударных волн люминесценция, химические реакции, шум и другие), обе кривые на рис. 35 должны мало различаться, что и наблюдается в действительности. Различие между ними может быть объяснено пренебрежением величиной параметра газосодержания б, уменьшающего величину 1 , а также погрешностями экспериментов. Несмотря на то, что эти кривые получены независимыми экспериментальными методами, различие между ними сравнительно невелико. [c.206]

Кавитационная область в фокусирующем концентраторе интересна не только потому, что мы, используя ее, имеем дело с относительно равномерной областью, находящейся вдали от границы с твердой поверхностью и, таким образом, можем изучать закономерности кавитационной области в чистом, виде. Как будет видно из дальнейшего, в фокусирующих концентраторах энергия ультразвука используется значительно более эффективно, чем в плоских [12], поэтому можно ожидать, что они найдут широкое применение в различных приложениях ультразвука. Таким образом, более подробное исследование их звукового поля имеет и практический интерес. [c.230]

В эти выражения всегда будет входить сомножитель х, характеризующий переход энергии первичного звукового поля в энергию, запасаемую в кавитационной области. Что касается других коэффициентов, то они будут определяться конкретной интересующей нас эффективностью, например, химической, люминесцентной и т. д. [c.248]

Однако на практике даже тонкая перегородка, вводимая в технологический объем, сильно ослабляет звуковое поле. Это объясняется тем, что при наличии кавитации перегородка геометрически локализует кавитационную область (рис. 60). Вследствие этого зона, прилегающая к излучателю при больших интенсивностях звука, характеризуется высоким значением индекса кавитации, тогда как зона за перегородкой имеет небольшие вкрапления кавитационных пузырьков. Поэтому при введении тонкой перегородки отражение происходит по существу не на ней, а на границе раздела двух жидкостей, обладающих резко отличными акустическими сопротивлениями. Одновременно звуковое поле за перегородкой ослабляется вследствие поглощения звуковой энергии в кавитационной области. [c.234]

При рассмотрении различных видов звуковых полей не былс затронуто явление кавитации. В действительности оно опреде ляет интенсивность и результаты многих процессов, протекающих в жидких средах при их озвучивании. Важно также, что при достижении нижнего порога кавитации, который зависит, как было сказано выше (стр. 15), от частоты колебаний, темпе ратуры, статического давления и свойств среды, дальнейшее по вышение мощности излучателя не дает заметных преимуществ вследствие интенсивного поглощения звуковой энергии кавитационными пузырьками. [c.89]

Основными причинами эрозионного съема металла с испытуемого образца или с обрабатываемого изделия следует признать удары зерен абразива о металлическую поверхность. Зерна абразива получают энергию за счет сил ультразвукового поля определенную роль играют также и кавитационные явления, разрушающие обрабатываемую поверхрюсть и из-наши вающие инструмент. Таким образом, природа съема металла при эрозионном разрушении поверхности может быть признана механической. Основное (но не принципиальное) отличие ультразвуковой эрозии от абразивной заключается в различных скоростях и ускорениях воздействующих частиц, а также в источниках возбуждения абразивных зерен. [c.41]

Уравнения, описывающие поведение кавитационного пузырька в звуковом поле, меняющемся по закону = Рщ (Рщ амплитуда звукового давления со — частота звука), связывают кинетическую энергию присоединенной массы жидкости и сумму работ, производимых поверхностным натяжением, давлением газа в пузырьке и давлением в жидкости [3, 25] (см. часть IV, стр. 134). Численные решения этих дифференциальных уравнений показывают, что пузырек в полупериод растяжения приобретает некоторую скорость и, расширяясь по инерции до максимального радиуса Лщах> под действием положительного давления в жидкости захлопывается со все возрастающей скоростью. Такое поведение кавитационного пузырька качественно подтверждается скоростной киносъемкой, показывающей изменение его радиуса в отдельные моменты времени [30,31]. [c.183]

Используя данные рис. 26, полу-ченые для АУ в фокусирующем концентраторе, найдем энергию, выделяемую всеми кавитационными пузырьками в области кавитации. [c.206]

Когда рассматривается влияние акустической мощности на скорость массообмена прежде всего встает вопрос о пороговой для начала процесса величине, характеризующей звуковое поле, — давлении, интенсивности, объемной плотности энергии и т. п. В этом отношении в известных нам работах имеется некоторая путаница. Дело в том, что ряд авторов [70, 87, 88) рассматривает явление вынужденного выделения газа из жидкости в прямой связи с процессом кавитации, и в соответствии с этим предлагает считать порог кавитации одновременно и порогом дегазации жидкостей. В работе [89] даже приведены кривые зависимости пороговой амплитуды звукового давления Р , нри которой в дистиллированной воде наблюдалось образование маленьких газовых пузырьков. Однако, судя по описанным в той же работе химическим эффектам, сопровождавшим появление пузырьков, как и в работе [87], речь идет о кавитационном пороге. В работе [77] концентрация газа изменялась только при превышении некоторой величины акустической мощности. Однако обусловлено это разрешающей способностью методики измерения газосодержания, так как визуально выделение газовых пузырьков происходило и при значительно меньших, чем IVд, величинах акустической мощности. Поскольку в перенасыщенной жидкости выделение растворенного газа в колеблющиеся пузырьки происходит при любой амплитуде звукового давления, понятие о пороге дегазации здесь неприменимо. Если же речь идет о жидкости в недонасыщенном состоянии, то, как указывалось в гл. 2, для каждого пузырька существует критическая величина звукового давления Ра ,,, зависящего от относительной концентрации Сд/Ср, нри которой растворенный газ поступает в пузырек. Поскольку при данной частоте звука минимальным значением Ра обладают пузырьки резонансного размера, она является одновременно и порогом дегазации. Следует заметить, что с повышением частоты колебаний, как показывают расчеты, значение Ра также увеличивается (см. рис. 20, стр. 280, Со/Ср = 0,8, Д = Лр,з). [c.304]

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]

Амплитуда колебаний излучателя т- Амплитуда колебаний определяет интенсивность ультразвукового ноля в жидкости и оказывает существенное влияние на процесс очистки. По данньш ра боты [16], нецелесообразна интенсивность выше 2,5 Вт/см . При большей интенсивности происходит экранирование ультразвукового поля кавитационным облаком б и1з поверхности излучателя, что увеличивает расход энергии. Однако анализ исследований показал, что это положение справедливо лишь для процессов, протекание которых определяется только кавитационной активностью ультразвукового поля. [c.187]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...