Взаимодействие в звуковом поле пузырьков

Взаимодействие в звуковом поле пузырьков 282 [c.686]

Образующиеся в звуковом поле парогазовые пузырьки могут не только механически разрушать пленку загрязнений, но в ряде случаев вступать с ней в химическое взаимодействие, что также облегчает удаление пленки с поверхности деталей. Роль кавитационных, пульсирующих и газонаполненных пузырьков для удаления каждого из перечисленных видов загрязнений далеко не одинакова. [c.173]

Специфическое действие звукового поля при дегазации жидкостей обусловлено колебанием газовых пузырьков. Анализ взаимодействия звукового поля и пузырька значительно упрощается, если предположить, что радиус пузырька мал по сравнению с длиной волны звука в жидкости. Давление в падающей волне, периодически меняясь во времени, возбуждает вынужденные колебания пузырька, которые излучаются в окружающую жидкость и приводят к образованию вторичных звуковых волн (эффект рассеяния звука). При этом часть энергии падающей волны расходуется на преодоление внутренних потерь в системе пузырек—жидкость и выделяется в форме тепла. [c.256]

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]

Основные закономерности кавитационного разрушения поверхностных пленок установлены достаточно определенно. Известно, что удаление пленок происходит не только вследствие эрозии под действием микроударных нагрузок, возникающих при захлопывании кавитационных пузырьков, но и в результате действия пульсирующих пузырьков, стабильно существующих в звуковом поле в течение длительного (но отношению к периоду колебаний) времени. Установлена взаимосвязь между интенсивностью кавитационного разрушения твердых тел в звуковом поле и физическими свойствами жидкости, а также параметрами звукового поля. Имеются прямые экспериментальные исследования [23], показывающие, что при воздействии ультразвуковых колебаний уменьшается толщина пограничного слоя вследствие образования в нем вихревых микронотоков, а это приводит к ускорению протекания процессов диффузии и массообмена в пограничном слое и, следовательно, облегчает растворение пленки загрязнений, а также улучшает условия химического взаимодействия загрязнения с моющей жидкостью. [c.169]

Кроме того, рассмотрены закономерности массопередачи в системе газ—жидкость в звуковом поле как при выделении газа из жидкости, так и нри его поглощении (гл. 4). Эта более широкая постановка задачи вызвана тем обстоятельством, что процессы десорбции и абсорбции столь тесно связаны, что правильное представление о ходе одного из них можно получить только с учетом их взаимодействия. Сопоставлению кинетики процесса дегазации в докавитационном режиме и при наличии кавитации посвящена гл. 5. В гл. 6 данные о воздействии звукового поля на одиночный пузырек обобщаются на некоторую совокупность пузырьков, и на основании некой приближенной модели процесса дегазации теоретически рассчитываются две основные его характеристики — скорость дегазации и величина квазиравновесной концентрации. В гл. 7 обсуждаются некоторые практические применения исследуемого процесса. [c.256]

Следует заметить, что в соотношениях (85) и (87) не учитывается взаимодействие пузырьков. Возникновение силы Бьеркнеса в звуковом ноле, с одной стороны, приводит к увеличению радиуса захвата, а с другой, ухменьшает число встреч, ведущих к коалесценции. Последнее обстоятельство связано с тем, что сила Бьеркнеса положительна, т. е. вызывает сближение пузырьков только в том случае, когда сдвиг по фазе при колебаниях лежит в пределах от —л/2 до тг/2. Таким образом, если число встреч пузырьков без учета взаимодействия равно числу коалесценции, то в звуковом поле оно их превышает. Для пузырьков с радиусами и / 2, колебания которых сдвинуты по фазе не более чем на л /2 , число коалесценции равно числу встреч. [c.289]

Сопоставление параметров а, Р и 7 показывает, что по мере увеличения радиусов взаимодействующих пузырьков число их встреч возрастает как в звуковом поле, так и без звука (рис. 27, 2 2=5-10 см, изменяется в пределах от 10" см до 5-10" см Рд=0,1 и 0,5 атм, что соответствует сплошной и пунктирной линиям /=26 кгц). В поле акустических потоков в соответствии с величиной градиента скорости число встреч пузырьков может сильно возрасти, тогда как увеличение радиуса захвата вследствие действия силы Бьеркнеса значительного влияния на число встреч не оказывает. [c.290]

Подобно тому как в нормальных условиях равновесная концентрация определяет состояние динамического равновесия, когда число испаряющихся и конденсирующихся молекул одинаково, квазиравновеспая концентрация характеризует аналогичное состояние при массообмене в звуковом поле. Правда, здесь речь идет о взаимодействии различных по своей природе процессов диффузионных эффектов, коалесценции, выделении пузырьков из жидкости. В этой связи пока невозможно оценить численно величины квазиравновесной концентрации, достигаемой в тех или иных физических условиях, однако по имеющимся экспериментальным данным можно установить, какие факторы ее определяют. [c.309]

Во-первых, при выводе функции распределения пузырьков по радиусам (135) предполагалось слабое взаимодействие между пузырьками. В звуковом поле между колеблющимися пузырьками имеется взаимодействие по Бьеркнесу, потенциал которого определяется соотношением (62). Этим взаимодействием можно пренебречь только при условии [c.325]

Во-вторых, при расчете функции ф учитывались только диффузионные эффекты, тогда как экспериментальная функция является результатом действия всех работающих на дегазацию механизмов. Как мы видели, кроме диффузии, сюда входят эффекты, ускоряющие выделение из жидкости свободных пузырьков коалесценция за счет силы Бьеркнеса и акустических потоков, изменение скорости всплывания пузырька под действием силы радиационного давления и увлечение его движущейся жидкостью. Насколько существенны эти факторы, можно судить по результатам, приведенным в гл. 3, где рассматривалось поведение одиночного пузырька или пары пузырьков в звуковом поле. Мы видели, что влияние акустических потоков существенно в особых случаях. Действительно, рэлеевские потоки в воде в поле стоячей волны имеют весьма незначительные скорости и не могут оказывать заметного влияния ни на число встреч пузырьков, ни на скорость их всплывания. Роль эккартовского потока при больших интенсивностях звука на высоких частотах и удачном соотношении радиуса звукового пучка и трубы может быть весьма значительной. Однако в проводившихся экспериментах соответствующим выбором диаметра трубы (/ 1= 0) вероятность появления потока была сведена до минимума. Измерение распределения давления по диаметру трубы показало, что из-за неоднородности поля можно принять г = 0,8 Гх, при использованных в эксперименте значениях интенсивности это приводило к весьма небольшим значениям скорости потока. Из приведенных в 3 гл. 3 оценок поправки к скорости на радиационное давление следует, что она существенна только для пузырьков резонансного размера, а для остальных (а их подавляющее большинство) ничтожна. Таким образом, наблюдавшееся в наших экспериментах изменение концентрации газа в жидкости вызвано диффузией растворенного газа в пузырьки и коалесценцие пузырьков под действием си.ты Бьеркнеса, т. е. ф,= фд+ф . Коалесценция пузырьков влечет за собой, с одной стороны, увеличение скорости всплывания пузырьков, что способствует увеличению ф.,, а с другой, как результат увеличения радиуса пузырьков, изменение величины диффузионного потока газа на пузырек в сторону, зависящую от частоты звука. Как мы видели, для коалесценции необходимо, чтобы сдвиг по фазе между колебаниями рассматриваемой пары пузырьков не превышал г. 2. Число коалесценций при этом зависит от концентрации и размеров пузырьков (см. 2 гл. 3). Так как постоянные коэффициенты в функции распределения иузырьков по числу и радиусам неизвестны, пока пет возможности оценить число встреч пузырьков при различных интенсивностях звука и частотах, т. е. найти зависимость эффекта коалесценции от основных параметров поля. Так как ф складывается из фд и ф , можно было бы предположить, что существование максимума кривой частотной зависимости обусловлено онределенным взаимодействием фд и ф . В самом деле, если принять, что диффузионная стадия [c.326]

Накоплен обширный экспериментальный материал об основных закономерностях дегазации в звуковом поле, а также о некоторых сторонах механизма этого процесса. Наличие таких данных позволяет разумно подойти к выбору диапазона частот и интенсивностей звуковых колебаний для каждой конкретной системы. Однако некоторые вопросы до сих пор остаются невыясненными. В частности, значительную трудность представляет количественная оценка влияния взаимодействия пузырьков в звуковом поле на скорость их выделения из жидкости. Что касается диффузионного механизма процесса, то строгое математическое его рассмотрение сводится к решению задачи о нестационарной диффузии газа в колеблюш,ийся пузырек, средний радиус которого изменяется во Бремени. Изложенные представления о механизме процесса дегазации для упрош,ения задачи основаны на предположении о независимости различных его стадий. В действительности же эти процессы идут параллельно, поэтому все полученные оценки до известной степени являются приближенными. [c.333]

В кШ1ге с позиций современной теории нелинейных волн рассматриваются процессы распространения, взаимодействия и генерации интенсивных звуковых полей. Последователыю обсуждается влияние на эти процессы эффектов диссипации, дисперсии, геометрической расходимости и дифракции. Описаны разнообразные модели нелинейных сред в акустике (жидкость с пузырьками газа, структурно-неоднородная упругая среда и др.). [c.2]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...