Кавитация и механизм кавитационной эрозии

В книге проанализированы формы и характер износа гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие истирания взвешенными наносами и кавитации. Рассмотрены условия возникновения кавитации и механизм кавитационной эрозии, изложена теория взаимодействия наносов и рабочих поверхностен гидравлических машин. Приведен комплекс мероприятий по защите гидравлических машин от действия кавитационной эрозии и взвешенных наносов. [c.2]

В настоящей книге анализируются формы и характер износа гидравлических турбин, осевых и центробежных насосов вследствие кавитации и истирания взвешенными наносами, дается технико-экономическая оценка последствий износа. Излагаются основы теории взаимодействия взвешенных наносов и рабочих поверхностей гидравлических машин, описываются условия возникновения кавитации и механизм кавитационной эрозии. [c.4]

КАВИТАЦИЯ И МЕХАНИЗМ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ [c.22]

ОСОБЕННОСТИ ЭРОЗИОННЫХ РАЗРУШЕНИЙ ПРИ КАВИТАЦИИ И ВЗГЛЯДЫ РАЗНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ НА МЕХАНИЗМ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ [c.53]

Развитие и захлопывание кавитационного пузыря сопровождается сложным комплексом механических, электрических, химических, тепловых, акустических и световых явлений. Изучение кавитации затруднено тем, что в разных условиях различные стороны явления проявляются неодинаково. Кавитация изучается уже не один десяток лет и, несмотря на сотни проведенных в разных странах исследований, до сих пор многое в этом явлении еще не ясно. В частности, не существует устоявшихся, хорошо апробированных методов вычисления температур и давлений, возникающих при сокращении кавитационного пузыря не выяснена природа свечения кавитационных пузырей и, наконец, не существует единого мнения относительно механизма кавитационной эрозии. [c.54]

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]

На основании своих опытов Уилер [81 ] предложил следующую гипотезу, объясняющую механизм эрозии металлов при кавитации. По его мнению, в таких условиях возникают высокие местные давления, способные вызвать в микрообъемах металла пластическую деформацию и местную концентрацию напряжений. Значительная часть работы деформации переходит в тепло, в результате в микрообъемах металла резко возрастает местная температура. Кроме того, местная температура может сильно возрасти (теоретически до нескольких тысяч градусов) в результате сокращения кавитационного пузырька. В этих условиях при наличии агрессивной среды образуются окислы, которые препятствуют свариванию смещенных объемов металла. Развитие такого процесса приводит к образованию аморфной смеси, состоящей из массы металла и его окислов. Смесь отделяется от поверхности при эрозии, и на этом месте снова образуются такие же продукты износа. Подобное представление о роли коррозии и механизме кавитационного разрушения металлов нуждается в более глубоких и тонких экспериментальных исследованиях. [c.71]

Кавитационная эрозия появляется в виде местного разрушения деталей гидромашин и других устройств, металлические поверхности которых соприкасаются с потоком жидкости, когда в нем возникают местные падения давления. Причиной разрушения металла являются повторные местные ударные нагружения, возникающие при захлопывании каверн, причем разрушение происходит, по-видимому, при одновременном влиянии и фактора коррозии. В исследованиях, посвященных этому виду изнашивания, изучались само явление кавитации (в частности, влияние масштабного фактора), механизм разрушения и изыскание сплавов, стойких по отношению к кавитационной эрозии, условия изнашивания при кавитации в гидроабразивном потоке. [c.50]

Введение ультразвуковых упругих колебаний в расплавленный припой дает возможность разрушить поверхностную пленку в местах пайки, покрытых припоем. Вследствие этого припой смачивает металл, чем обеспечивается возможность получения качественного соединения. Механизм разрушения поверхностной пленки состоит в возникновении явления кавитации в расплавленном припое. При введении ультразвуковых упругих колебаний в расплавленный припой в нем образуется много кавитационных пузырьков. При смыкании пузырьков на поверхности металла возникает кавитационная эрозия, вследствие чего и происходит удаление поверхностных окисных пленок. Принцип получения ультразвуковых колебаний описан в разд. 14. [c.120]

В гл. 8 были рассмотрены механизмы кавитационного разрушения материалов. При рассмотрении процесса разрушения в целом необходимо учитывать также сопротивление материала воздействию кавитации, которое зависит от состава и свойств материала. Таким образом, большое значение имеет вопрос о связи свойств материала с его способностью противостоять кавитационной эрозии. Одна из целей данной главы состоит в рассмотрении вопроса о сопротивлении материалов воздействию кавитации и суммированию известных данных о роли свойств материалов. Другим аспектом является практическая проблема количественного определения прочности материалов при воздействии кавитации, что требует проведения ускоренных испытаний и определения относительного сопротивления материалов. Поэтому вторая цель данной главы состоит в рассмотрении различных экспериментальных установок для определения относительной прочности материалов и сравнении результатов испытаний некоторых широко применяемых материалов. [c.428]

Близкий характер разрушений поверхности при капельной эрозии и кавитации послужил основанием гипотезы о ведущей роли кавитационных явлений в ходе эрозионного разрушения лопаток паровых турбин каплями конденсата. Предполагается, что при малых скоростях и больших диаметрах капель преобладает кавитационный механизм разрушения, так как иначе трудно объяснить причины разрушения материалов повторяющимися ударами капель при скоростях 10—20 м/с. При больших скоростях соударения (несколько сот метров в секунду) сила удара капли настолько велика, что повреждение происходит при одном ударе и размер повреждения соизмерим с диаметром ударяющей капли . [c.281]

Другим неясным вопросом при изучении механизма кавитационной эрозии является характер разрушения материала ограждающей поток поверхности под воздействием кавитации. Высокочастотная киносъемка показывает, что кавитационный пузырек может за 0,002 сек вырасти до 6 мм в диаметре и полностью захлопнуться за 0,001 сек. Теоретические подсчеты [102] показывают, что давление, вызванное ударной волной при столь быстром разрушении кавитационного пузырька, достигает величины 2000—3500 KFj Afi. Это очень высокое давление, но оно все же недостаточно для скорого разрушения большинства материалов, применяемых в гидромашиностроении. [c.30]

В результате последовательных лабораторных и натурных испытаний получено достаточно много данных, характеризующих кавитационную стойкость различных конструкционных металлов и сплавов (см. 7). Тем не менее выбор материала для деталей проектируемой гидравлической машины в каждом конкретном случае является делом очень сложным, так как действительные условия, в которьих будет работать этот материал, часто остаются неизвестными, и конструктору приходится пользоваться данными по эксплуатации подобных по типу и размеру машин или результатами лабораторных исследований. 1з-за незнания истинного механизма кавитационной эрозии и ошибок в определении момента возникновения кавитации и степений ее развития возможны неправильные решения. Следовательно, в настоящее время нет единой методики выбора [c.162]

Помимо указанных существуют и другие мнения о механизме кавитационной эрозии. Например, высказывается предположение, что кавитационное разрушение определяется прежде всего коррозионными и электрохимическими процессами. При этом роль механических нагрузок, возникающих при замыкании кавитационных пу зырьков, сводится только к удалению продуктов коррозии (окисных пленок) с поверхности металла. Имеются также мнения, что эрозия при Кавитации есть результат молекулярно-физических явлений, вибраций зерен и кристаллов с выкрашиванием межзеренного вещества и др. [c.11]

Механизм кавитационной эрозии является сложным, и до настоящего времени строгая теория этого явления не разработана, Существует более 40 гипотез, класси-фнкагщя и систематизация которых даны в работе [Л. 132]. В обобщенном виде, основываясь на современных представлениях о явлении кавитации [Л. 128, 134], можно дать следуюи1ее толкование механизма эрозии в зоне кавитации. [c.142]

Автор предлагаемой вниманию читателей книги поставил перед собой задачу, базируясь на многих опубликованных работах по отдельным аспектам проблемы эрозии, дать общую картину современного состояния этого вопроса, В книге рассматриваются особенности эрозионного износа в паровых турбинах, способы защиты лопаток от эроЗии, методы и результаты испытаний эрозионной стойкости разнообразных материалов. Много внимания уделено анализу работ, имеющих отношение к выявлению природы эрозионных разрушений при капельном ударе. Обобщение результатов, полученных Корнфельдом и Суворовым Л. 8], и результатов последующих менее известных работ, в которых рассматривался удар капли по поверхности твердого тела [Л. 9] и др., позволило указать непосредственные связи между эрозией при капельном ударе и кавитационной эрозией, е 0гранич1иваясь общими соображениями об аналогии характера разрушения при кавитации и капельном ударе жидкостей, как поступили авторы многих ранее опубликованных работ. Описан вероятный механизм разрушения твердого тела при капельном ударе. [c.4]

Вредные проявления кавитации заключаются в срыве режима работы насоса и резком падении напора, а также в разрушающем действии на проточную часть Насоса в виде кавитационной эрозии. Механизм эрозии заключается в разрушении поверхности материала под воздействием гщфоударов при захлопывании кавитационных каверн (пузырей). Поскольку такое разрушение относится к усталостному типу, требующему определенного времени, то для малоресурсных насосов ЖРД, время работы которых исчисляется минутами, его можно не принимать во внимание. Для насоса важны антикавитационные свойства не по эрозионному воздействию на его проточную часть, а из-за срыва всех параметров, стабильность которых диктуется задачами, выполняемыми ДУ в целом. Отличительная особенность проточной части несосов ЖРД состоит в обеспечении высоких антикавитационных и удельных этергетических показателей ТНА с некоторым ущербом для КПД и ресурса его работы. [c.210]

Описанный механизм не очень отличен от идеального типа совместного действия, описанного в начале главы (стр. 671). Каллис считает, что концепция о влиянии беспорядочного потока может быть усовершенствована и сможет дать общее объяснение 1) мото-электрического эффекта Мюллера и Конопики (стр. 123) 2) ударного разрушения 3) износа морских винтов (возможно в результате кавитации шкотов) и 4) чистой кавитационной эрозии. Предлагаемый механизм в настоящее время находится в стадии экспериментальной проверки [33]. [c.689]

Основной проблемой в кавитации является эрозия . Быстро меняющиеся высокие давления и тепловые ударные волны разрушают материал деталей, находящихся в кавитационной области. По экспе-ри.ментальным данным установлено, что максимальный шум и эрозия на деталях наступают одновременно. Процесс эрозии деталей насосов, турбин, клапанов и других механизмов происходит так быстро, что, например, рабочее колесо насоса после нескольких недель работы часто выходит нз строя. Насосы кавитируют, когда давления низки или скорости очень велики. В этих условиях происходит отрыв жидкости от рабочего элемента насоса (поршня, лопатки и др.). Отрыв же жидкости в основном зависит от величины давления иа входе в рабочую камеру насоса. Если давление оказывается недостаточным и не обеспечивает неразрывности потока, то происходит отрыв жидкости и в насосе возникает кавитация. Для борьбы с кавитацией в насосах необходимо во всасывающей камере создать такое давление, которое [c.66]

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 ...