Роль механического воздействия кавитации

РОЛЬ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КАВИТАЦИИ [c.380]

Для диспергирования механических примесей применяют ультразвуковой эффект. В жидкостях основную роль при воздействии ультразвука на вещество играет кавитация. Под действием ультразвука жидкость как бы вскипает, появляются зоны вскипания жидкости с образованием пузырьков. При, ,захлопывании" пузырьков, которое совершается мгновенно, возникает импульс в виде гидравлического удара. В центре этого удара местное давление возрастает до нескольких тысяч паскалей. Вследствие того, что в зоне вскипания жидкости образуется большое число пузырьков, которые затем захлопываются" в разное время, колебания, возникающие под действием гидравлических ударов и распространяющиеся в жидкости со звуковой и ультразвуковой скоростью, создают условия для возникновения новых колебаний давления в потоке. Последние вновь вызывают вскипание жидкости и т.д. Процесс образования пузырька имеет свои особенности. Так, при наличии в жидкости твердых частиц или, например, смолистых образований в виде сгущений разрыв жидкости происходит на границе раздела этих сред. Тогда в момент, ,захлопывания" пузырька гидравлический удар направлен в сторону более твердой среды, вызывая ее разрушение. [c.99]

Рассматривая все известные разнообразные механизмы кавитационного разрушения твердой поверхности, не следует забывать, что во всех случаях важную роль играет механическое воздействие и что экспериментально подтверждена способность кавитации легко разрушать материалы с диэлектрическими свойствами, химически инертные и очень тугоплавкие. В связи с тем что некоторые из этих материалов обладают в то же время очень высокими механическими свойствами, такими, как прочность на разрыв, твердость и т. д., заключаем, что механическое воздействие само по себе может быть достаточно сильным, чтобы разрушить любой обычно применяемый материал. [c.421]

Многие известные гипотезы и исследования процессов разрушения относятся только к металлам. Для большинства неметаллических материалов электрические и химические явления не играют роли (во всяком случае, если исследуемой жидкостью является вода). Поэтому в этих случаях кавитация должна оказывать главным образом механическое воздействие. Тем не менее химическое воздействие может быть существенным для материалов, содержащих цемент, например для бетона. Такие материалы имеют определенное сходство с металлами, состоящее в том, что прочность связующего материала уступает прочности агломерата. Бетон, будучи хрупким материалом, имеет относительно большой для неметаллических материалов модуль упругости. Вполне вероятно, что каждый достаточно сильный разрушающий удар вызывает отделение части одной из его составляющих, скорее всего цемента. Частицы песка и щебня отваливаются по мере исчезновения связывающей их прослойки. [c.438]

Под действием ультразвука ускоряется также процесс мойки ткани. Здесь, по-видимому, наряду с ускорением диффузионных процессов существенную роль играет и механическое воздействие, вызываемое кавитацией. На рис. 78 показаны три образца ткани, загрязненной стан- [c.130]

Полагают [36], что влияние ультразвуковых колебаний на химическую сторону процесса (явление звукохимии) связано с образованием пузырьков, физико-механическое же воздействие, обусловливающее, в частности, интенсификацию процессов диспергирования, гомогенизации и массообмена, связано с процессом аннигиляции пузырьков. Согласно теоретическим исследованиям Я- И. Френкеля [24], ультразвуковая кавитация сопровождается возникновением местных электрических разрядов, которые, по-видимому, играют существенную роль в химическом действии ультразвука. [c.17]

Так как кавитация, создаваемая в установке Хольтвудской лаборатории, была очень интенсивной, то разрушение происходило за сравнительно короткое время. Поэтому предполагалось, что в лабораторных условиях коррозия играла гораздо меньшую роль, чем в реальных условиях при использовании того же материала в гидравлических установках. Однако оказалось, что и коррозия играет некоторую роль, причем ее воздействие можно отличить от чисто механического воздействия кавитации. Предполагалось, что влияние коррозии на усталостное разрушение в основном сводится к созданию множества точек концентрации напряжений, которые вызывают появление усталостных трещин и ускоряют их развитие. Следовательно, стойкие к кавитационному воздействию материалы должны обладать [c.432]

При коррозионных растрескивании и усталости основное воздействие механического фактора определяется действием растягивающих напряжений первого рода, т. е. напряжений макромасштабных, уравновешиваемых в объемах, соизмеримых с размерами детали. Для разрушений типа кавитации основную роль играют напряжения второго рода, т. е. микронапряжения, уравновешивающиеся в пределах элементов структуры металлов. При эрозии или истирающей коррозии характерно воздействие напряжений третьего рода (субмикромасштабных), уравновешивающихся в пределах элементов кристаллической решетки. Механическое воздействие в этом случае распространяется, главным образом, на поверхностные слои атомов структуры металлов или оксидные пленки. [c.109]

К процессам У. т. в газах относятся коагуляция аэрозолей, низкотем пературная сушка, горение в ультразвуковом поле. В жидкостях — это в первую очередь очистка, к-рая по-лучила наиболее широкое распространение среди всех процессов У. т., а также травление, эмульгирование, воздействие ультразвука на электрохимические процессы, диспергирование, дегазация, кристаллизация. Процес-сы УЗ-вой дегазации и диспергирования в жидких металлах, а также воздействие УЗ на кристаллизацию металлов играют важную роль при использовании ультразвука в металлургии, кавитация в жидких металлах используется при УЗ-вой металлизации и пайке. УЗ-вые методы обработки твёрдых тел основываются на непосредственном ударном воздействии колеблющегося с УЗ-вой частотой инструмента, а также на влиянии УЗ-вых колебаний на процессы трения и пластической деформации. Ударное воздействие УЗ используется при размерной механической обработке хрупких и твёрдых материалов с применением абразивной суспензии и ири поверхностной обработке металлов, выполняемой с целью их упрочнения. Снижение трения под действием УЗ используется для повышения скорости резания этот же эффект, наряду с эффектом увеличения пластичности под действием УЗ, используется в процессах обработки металлов давлением (волочение труб и проволоки, прокатка). К методам У. т. относится также УЗ-вая сварка, поз- [c.350]

Все рассмотренные случаи разрушения поверхностных пленок относились к механическому их разрушению кавитационными пузырьками. Но известно, что в кавитирующей жидкости многие химические реакции ускоряются [39]. Воздействовать па ход химических реакций можно через химически активный к пленке загрязнений газ, выделение которого в звуковом поле интенсифицируется (как было указано при анализе случая травления углеродистой стали), а также за счет повышения химической активности моющей жидкости благодаря образованию в ней свободных радикалов и изменению вследствие этого ее окислительновосстановительных свойств. Известно, что при кавитации в воде образуется перекись водорода [30] — довольно активный окислитель. Большинство исследователей связывает ускорение химических реакций с высокими температурами, развивающимися при захлопывании кавитационных пузырьков. Однако прямых экспериментальных исследований, устанавливающих связь между скоростью удаления характерных загрязнений и ускорением химических реакций в кавитирующей н<идкости, не проводилось, поэтому предположение о роли последних в процессе разрушения поверхностных пленок — сугубо гипотетическое. [c.179]

Шмид, Паре и Пфлайдерер [3987] подтвердили эти выводы. Тонкими экспериментами, подробностей которых мы не будем касаться, им удалось показать, что и при кавитации ультразвуковая деполимеризация представляет собой механический распад, в котором главную роль играет резонансное воздействие колеблющихся кавитационных пустот (см. 7 настоящей главы). Сата, Оку яма и Чжуйо [39541 провели опыты с водными растворами поливинилового спирта и также пришли к выводу о механической и гидродинамической природе ультразвуковой деполимеризации. [c.483]

Тонкими экспериментами Г. Шмидт, П. Паре и Г. Пфлейде-рер [149] показали, что ультразвуковая деполимеризация представляет собой в основном явление механического распада, в котором при наличии кавитации главную роль играет резонансное воздействие пульсирующих кавитационных пузырьков (гл. 1) При этом, в отличие от чисто звукохимических процессов, акустическая деструкция протекает также в присутствии, напри мер, двуокиси углерода, когда химическое действие ультразвука обычно не наблюдается [150]. В то же время сам процесс [c.61]

Исследуя воздействие ультразвуковых колебаний на диффузию раствора оксалата натрия через целлофановую мембрану, Т. Тарноччи [176] наблюдал ускорение этого процесса в 2—Зраза по сравнению с обычными условиями. Им изучено влияние на процесс таких факторов, характеризующих обычно интенсивное акустическое поле, как местный нагрев, механическое перемешивание, радиационное давление, переменное давление, кавитация. В условиях опытов доля местного нагрева и механического перемешивания в ускорении процесса диффузии составляла — 40— 60%, на долю собственно ультразвукового воздействия (радиационное давление, кавитация, переменное давление) приходилось соответственно также 40—60%. Методика исследований позволяла по существу установить лишь качественное различие между отдельными параметрами интенсивного акустического поля (погрешность опытов составляла 10%). Вообще же очевидно, что влияние разных параметров акустического поля на различные диффузионные процессы может быть различным. Поэтому необходимо предварительное выяснение роли каждого из этих параметров (или отдельных факторов ультразвукового воздействия) в конкретных условиях рассматриваемого процесса. [c.72]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...