Содержание газа в каверне

Содержание газа в каверне [c.421]

В жидкости, окружающей пузырек, р , должно стать меньше давления насыщенного пара. Понижение давления по сравнению с давлением насыщенного пара становится пренебрежимо малым при большом содержании газа в пузырьке, но играет большую роль при очень малых его содержаниях. Поэтому создается впечатление, что ядра разных начальных размеров превращаются в каверны при разных значениях абсолютного давления. В действительности, если масса газа и пара в ядре достаточно мала, то для достижения ядром критических размеров может потребоваться, чтобы давление р , стало отрицательным (т. е. чтобы в жидкости возникли растягивающие усилия). В любой пробе жидкости могут присутствовать ядра разных размеров. Следовательно, критическое значение давления, при котором из них будет развиваться кавитация, имеет некоторый интервал. Более того, возможность существования спектров критических размеров в разных случаях является одной из причин расхождения между [c.105]

Нарушение сплошности движущейся капельной жидкости, ее разрыва под действием растягивающих растяжений, возникающих при разрежении в рассматриваемой точке жидкости, называется кавитацией. При разрыве капельной жидкости образуются полости - кавитационные пузырьки, или каверны, заполненные паром, газом или их смесью. Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического. Критическое давление, при котором происходит разрыв жидкости, зависит от многих факторов чистоты жидкости, содержания газа, состояния поверхности, на которой возникает кавитация. [c.17]

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]

Каверны создавались взрывчатым веществом, не образующим газов, и, расширяясь, достигали в диаметре 1,2 м при пренебрежимо малом содержании газа. Приводим далее выдержку из его описания. [c.177]

Однако, как указывалось ранее, кавитационное разрушение, по-видимому, примерно постоянно при умеренных изменениях степени развития кавитации. Поэтому создается впечатление, что наблюдаемые изменения интенсивности разрушения обусловлены изменениями содержания воздушных и газовых ядер, а не изменениями плотности давления насыщенного пара. Обычно в природной воде содержится слишком мало газа, чтобы он мог оказывать сколько-нибудь ощутимое влияние на давление схлопывания, а следовательно, и на гидродинамическое воздействие, которое приводит к разрушению. Однако изменения содержания газа наряду с изменениями концентрации и типа ядер будут влиять на средний размер перемещающихся каверн. Установлено, что небольшое изменение среднего размера может оказывать существенное влияние на интенсивность разрушения. Чем больше средний размер, тем больше интенсивность разрушения. Если время роста ядер одинаково, то большее ядро вырастает в каверну больше среднего размера. Однако каверны, образующиеся из больших ядер, начинают расти раньше и повторное их развитие после схлопывания более вероятно, чем в случае каверн, выросших нз малых ядер. Вообще высокое содержание газа и ядер обнаруживается в весенние и летние месяцы, которые в соответствии с имеющимися данными являются также сезонами максимальных интенсивностей разрушения. [c.622]

Содержание свободного газа в жидкости обычно составляет малую часть (10 —10 ) от общего газосодержания, однако даже столь малое количество свободного газа может заметно влиять на ход различных технологических процессов, связанных с излучением в жидкость мощного ультразвука и последующим возникновением кавитационных явлений. Известно что кавитационная прочность жидкости едва ли не в первую очередь определяется содержанием в ней газовых пузырьков. Воздействуя тем или иным способом на количество и размеры пузырьков, можно не только существенно изменять кавитационные свойства жидкости, но и влиять на характер и интенсивность различных процессов, сопутствующих кавитации. Так, уменьшение содержания в жидкости свободного газа позволяет значительно повысить эффективность кавитационной эрозии. Известно, что при замыкании кавитационных каверн образуются ударные волны, вызывающие разрушение материала скорость смыкания стенок каверн, а следовательно, и давления, образуемые при сжатии, зависят от количества газа внутри каверны. Таким образом, вопрос об интенсивности кавитационного разрушения материала связан с характеристиками ядер, из которых образуются кавитационные каверны, и прежде всего — с количеством газа в них. Повышая гидростатическое давление в жидкости, удается уменьшить содержание в ней свободного газа и увеличить интенсивность ударных волн на несколько порядков по сравнению с обычными условиями (см. например [1, 2], а также часть П1 настоящей книги и часть V второй книги). [c.395]

ВОДЫ в отводящих каналах и т. д. Это, по-видимому, связано с сезонными изменениями физических свойств воды и ее составляющих, например температуры, содержания растворенных газов, размеров и концентрации ядер и др. Некоторые физические свойства воды изменяются с температурой давление насыщенного пара воды увеличивается с увеличением температуры, плотность падает, модуль объемного сжатия увеличивается (в интервале температур, представляющих интерес для гидравлических машин). Если напор системы остается постоянным, скорости будут также постоянными независимо от изменения плотности. При одинаковых начальных размерах каверны и значениях напора давление схлопывания должно увеличиваться с увеличением плотности. Так как в естественных условиях изменение плотности очень мало, этот эффект не должен быть существенным. Конечно, степень развития кавитации будет зависеть от изменения давления насыщенного пара. [c.622]

Результаты, приведенные в разд. 4.6.1 для газовых пузырьков в сжимаемых жидкостях, сведены в табл. 4.4. Заметим, что при схлопывании больших каверн, которые рассматривал Триллинг, развиваются максимальные давления до 2200 атм. Согласно расчетам Хиклинга и Плессета, а также Айвени, уменьшение начального размера пузырька вызывает увеличение максимального давления главным образом вследствие изменения содержания газа в каверне. Результаты Хиклинга и Плессета для сжимаемой жидкости без учета вязкости и поверхностного натяжения показали, что уменьшение максимального давления пропорционально /г, так что на расстоянии г/ о = 2 от центра схлопывания максимальное давление уменьшалось более чем на порядок и составляло от 200 до 1000 атм. Если предположить, что в случаях, рассмотренных Айвени с учетом вязкости и поверхностного натяжения, уменьшение максимального давления также пропорционально 7 , то получим значения давле-ни"я от 350 до 800 атм. [c.178]

Было рассчитано течение жидкости около каверны при адиабатическом сжатии газа в ней (у =1,4) от начального давления / о=10 3 и 10" атм при роо=1 атм. На фиг. 4.13 и 4.14 представлены результаты для случая Ро=Ю" атм в виде распределений числа Маха и/С и отношения давлений р1рос в жидкости. Эти распределения соответствуют последовательным моментам времени Ат, отсчитываемым от момента, когда каверна имела минимальный радиус Яшин [Аг=10 (т—t) x, где т — время, в течение которого происходит сжатие от Яо до Яшин, t — время, отсчитываемое от момента, когда радиус каверны имел начальное значение Как следует из фиг. 4.13, радиус пузырька становится минимальным (но конечным) и вновь увеличивается с ростом параметра времени от отрицательного значения через нулевое к положительному значению. Обращение течения сопровождается волной сжатия, которая движется от центра схлопывания, постепенно становясь все круче, и превращается в ударную волну. На фиг. 4.14, б показано, как образуется ударная волна и как она распространяется в жидкости. Аналогичные результаты получены для атм, однако в этом случае ударная волна образуется быстрее. С увеличением содержания газа в пузырьке давление при схлопывании убывает и гидравлический удар получается более слабым. В процессе схлопывания и повторного образования каверны максимум давления достигается на некотором расстоянии от ее стенки. После схлопывания это максимальное давление уменьшается приблизительно пропорционально Чг при движении от центра схлопывания. Экстраполяция от предельных расчетных значений дает приближенные значения максимумов давления [c.157]

По-видимоыу, гистерезис, задержка по времени и наблюдаемые расхождения вследствие моделирования формы и параметров потока связаны с содержанием газа в исследуемой жидкости, а также концентрацией и характеристиками газовых ядер, присутствующих в жидкости и на поверхности твердого тела. Рассмотрим вначале явление гистерезиса. Характер впервые обнаруживаемой кавитации зависит от используемого экспериментального метода. При исчезновении кавитации наблюдаются скопления пузырьков, периодически разрушающихся подобно паровым кавернам с частотой в несколько циклов в секунду. (Эта начальная стадия называлась периодической [39] до появления термина исчезновение кавитации.) И наоборот, при проведении эксиериментов с уменьшением параметра К, начиная от бескавитационных условий, было обнаружено, что первым признаком кавитации при некотором значении /С, обычно является узкая и, по-видимому, устойчивая непрерывная линия или полоса. (Эта начальная стадия кавитации называлась стацио- [c.264]

Первый из перечисленных механиз-1 ов играет основную роль в образовании каверны при резком понижении давления в жидкости с малым содержанием газа в области теми-р, [далёких от точки кипения. Микроскопич. пузырёк, попадая в область разрежения, сильно расширяется в результате того, что давление Q содержащихся в нём пара и газа оказывается превосходящим суммарное действие поверхностного натяжения и давления Р в жидкости. Скорость расширения пузырька в этом случае определяется импульсом, к-рый получают окружающие слои жидкости под действием давления Q пара и газа в пузырьке, и приближённо [c.157]

На фиг. 4.12 приведены зависимости скорости стенки каверны, представленной в виде числа Маха, от отношения радиусов пустой каверны и каверны с увеличивающимся содержанием газа, определяемым начальным значением Ро внутреннего давления Р,-. Представлены результаты для газов с = >0 и 1,4 при внешнем давлении р<х>=1 и 10 атм сравниваются решения точных уравнений, решения по теории Гилмора и решение для пустой каверны в несжимаемой жидкости. Видно, [c.155]

Примеры циклов существования каверн, показанные на фиг. 4.1 и 4.18, включают фазы повторного образования. Это явление обычно наблюдается и в гидродинамических трубах. Однако в экспериментах наблюдались пузырьки и без фазы повторного образования. Так, в экспериментах с трубкой Вентури Хэррисон [12] обнаружил, что каверны, образующиеся из ядер, которые столь малы, что невидимы невооруженным глазом, после схлопывания повторно не возникают. Скорости схлопывания этих пузырьков хорошо согласуются с теорией Рэлея. Специальными методами с помощью электрического разряда можно получить пузырьки с пренебрежимо малым содержанием газа, охлопывающиеся без повторного образования. При таком методе требуется обеспечить полное смачивание электродов и растворение под давлением всего свободного воздуха до такого состояния, при котором жидкость может сопротивляться растяжению. В противоположность этому каверны, образованные с помощью разряда и содержащие воздух, проходят фазу повторного образования. [c.174]

При местном падении давления в потоке наблюдается также явление выделения растворенного в жидкости газа (воздуха). Воздушные пузырьки переносятся потоком в область более высокого давления и уничтожаются не так быстро, как паровые. Поэтому выделение воздуха (или газа), растворенного в жидкости, не приводит к столь сильному кавитационному разрушению материалов рабочих элементов гидротормоза. Более того, воздушные пузыри препятствуют резкому возрастайте давления при разрушении паровых каверн. Поэтому в случае содержания в рабочей жидкости большого количества воздуха кавитационные разрушения не п.меют столь катастрофического характера, как у жидкости с малыг процентным содержанием растворимых газов [22]. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...