Ударные волны в жидкости с пузырьками пара

Ударные волны в жидкости с пузырьками пара [c.116]

Для интенсивностей ударных волн Ар от 0.1 бар до 10 бар расчетная ширина структуры стационарных волн получилась равной 30 40 см. При сравнимых начальных условиях толщина ударных волн в жидкости с пузырьками газа составляет 80 100 см [12], а в жидкости с паровыми пузырьками без горячих твердых частиц 10 20 см [10]. Увеличение толщины ударных волн в жидкости с нагретыми твердыми частицами по сравнению с толщиной ударных волн в жидкости с пузырьками пара объясняется тем, что горячая частица внутри паровой оболочки оказывает дополнительное сопротивление быстрому сжатию и схлопыванию паровой оболочки. [c.739]

Главная особенность таких ударных волн в жидкостях с пузырьками газа или пара состоит в том, что при некоторых [c.8]

Рис. 6.101. Схематическая осциллограмма давления при распространении ударных волн в кипящих жидкостях с пузырьками пара или легкорастворимого газа

Кавитация — комплекс явлений, связанных с возникновением, развитием и захлопыванием в жидкости мельчайших пузырьков различного происхождения. Распространяясь, ультразвуковые волны образуют в жидкости чередующиеся области повышенных и пониженных давлений, которые, в свою очередь, создают зоны высоких разрежений и сжатий. За счет понижения гидростатического давления в разреженной зоне силы, действующие на молекулы жидкости, становятся больше сил межмолекулярных связей. В результате резкого изменения гидростатического равновесия жидкость разрывается, образуя мельчайшие пузырьки паров и газов, которые находятся в жидкости в растворенном состоянии. В последующий за разрежением период в моющей жидкости возникает высокое давление, и образовавшиеся ранее пузырьки захлопываются. В этот момент процесс захлопывания сопровождается возникновением ударных волн с весьма большим локальным мгновенным давлением. [c.69]

Виновниками оказались очень мелкие, не всегда даже заметные невооруженным глазом пузырьки. Под действием ультразвука происходило холодное кипение воды — кавитация. Мощные высокочастотные колебания растягивали попавшие в поле действия ультразвука порции жидкости, происходили мелкие разрывы ее с образованием пустых пузырьков, каверн. В каждый такой пузырек моментально всасывались газы, растворенные в жидкости, и ее пары. Однако пузырек быстро захлопывался. В образующейся вблизи него ударной волне давление достигало огромной величины (по мнению исследователей, сотни, а то и тысячи атмосфер). Вот эти-то пузырьки, образуя перед излучателем густое облако, мешали распространению ультразвуковых волн, создавали шум и разрушали поверхность излучателя. [c.113]

В данной главе исследуются некоторые нестационарные движения жидкостей с пузырьками газа или пара, в том числе течения с ударными волнами сжатия, с волнами разрежения, течения, возникающие под действием вибраций, истечения из сосудов высокого давления. [c.7]

Рассмотрим наиболее простые предельные случаи. Пусть ударная волна слабая (состояние 1 на ударной адиабате). Сжатое вещество разгружаете вдоль адиабаты S , давление падает до точки Bi, где адиабата пересекается с кривой кипения, после чего твердое тело (или жидкость) в принципе должны были бы вскипеть. Однако для образования зародышей новой фазы, т. е. пузырьков пара, требуется довольно значитель- [c.594]

С процессом схождения ударной волны к центру имеет целый ряд общих черт процесс захлопывания пузырьков в жидкости (в воде). В реальной жидкости часто образуются маленькие пузырьки, заполненные паром жидкости и нерастворенными газами. Явление образования пузырьков носит название кавитации. В стационарных условиях пузырек устойчив, газовое давление изнутри уравновешивает давление в жидкости. Когда жидкость участвует в движении и попадает из области низкого давления в область более высокого, внутреннее давление в пузырьке, который образовался раньше, при низком давлении, становится меньше нового, высокого давления в жидкости. Жидкость при этом устремляется к центру, захлопывая пузырек. При захлопывании пузырька, как и при фокусировке ударной волны, происходит концентрирование энергии. Скорость захлопывания и давление нарастают по мере уменьшения радиуса пузырька и в стадии фокусировки достигают весьма больших значений. После схлопывания в центральной области образуется пик давления и от центра распространяется ударная волна. [c.628]

Кавитация. Явление, возникающее в движущейся жидкости при понижении давления до упругости насыщенного пара и температуре окружающей среды, называется кавитацией. Кавитация сопровождается образованием парогазовых пузырьков, которые, перемещаясь с потоком жидкости в область с более высоким давлением, захлопываются, излучая при этом ударную волну. Захлопывание пузырьков вблизи границ течения может вызвать разрушение твердых поверхностей. [c.12]

До сих пор в данной главе обсуждались ударные волны в жидкости с пузырьками пеконденспрующегося и нерастворимого газа, когда отсутствуют фазозьв переходы. Какпе же эффекты возникают, когда пузырьки заполнены паром несущей жидкости п смесь в исходном состоянии няходится Б равновесии, т. е. при температуре насыщения [c.116]

Процессы распростраиения волн в жидкости с пузырьками газа или пара экспериментально изучаются на вертикальных ударных трудах, характерная схема которых представлена на рис. 6.1.1. Ударная труба состоит из камеры высокого давления КВД и рабочего участка, или камеры ннзкого давления КНД, разделенных диафрагмой. В КВД накачивается газ и создается высокое давление, а в КНД до уровня несколько ниже диафрагмы наливается жидкость, через которую пропускаются пузырьки заданного радиуса, так что создается смесь, близкая к монодисперсной. Радиусы пузырьков а в разных опытах варьировались в диапазоне 0,2—2 мм, а их объемное содержание 2, определяемое по подъему столба жидкости,— в диапазоне 0,01 — 0,1. При разрыве диафрагмы в КПД за счет действия газа из КВД создается ударная волна, распространяющаяся сверху вниз по пузырьковой смеси. Длительность возмущения определяется длиной КВД, а интенсивность — давлением в КВД. При этом записывается эволюция давления в смеси малоинерциоиными датчиками давления, установленными в стенке трубы КНД в нескольких местах вдоль столба жидкости, а через окно в стенке трубы методом скоростной киносъемки фиксируется поведение пузырьков. [c.7]

Гетерогенные смеси, их движения, последствия воздействия на них, возникающие в них волны чрезвычайно многообразны, что является следствием многообразия комбинаций фаз, их структур, многообразия межфазных и впутрифазных взаимодействий и процессов (вязкость и межфазное трение, теплопроводность и межфазный теплообмен, фазовые переходы и химические реакции, дробление и коагуляция капель и пузырей, различные сжимаемости фаз, прочность, капиллярные силы и т. д.) и многообразия различных видов воздействия на смеси. Например, в га-зовзвесях образуются размазанные волны, структура и затухание которых определяются главным образом силами межфазного трения с газом и дроблением капель или частиц. В жидкости с пузырьками газа или пара из-за радиальных пульсаций пузырьков, помимо размазанных волп, характерными являются волны с осцилляционной структурой, сильно зависящей от процессов тепло- и массообмена, а также дробления пузырьков. Далее в конденсированных средах фазовые переходы, инициируемые сильными ударными волнами, могут привести к многофронтовым волнам из-за немонотонного изменения сжимаемости среды при фазовых превращениях. Своеобразные волновые течения с кинематическими волнами возникают и при фильтрации многофазных жидкостей. [c.5]

Основные результаты. Расчеты показали наличие двух стадий динамики паровой оболочки осцилляционной непосредственно после того, как частица покидает фронт ударной волны, и монотонной, наступающей после выравнивания давления в жидкости и паре (с учетом капиллярного эффекта). При этом происходит значительное уменыпение скорости фазового перехода, скорости границы пузырька и скоростей среды в паровой и жидкой фазах и сглаживание профиля температуры. В вариантах численных расчетов для железных и медных частичек в воде, в которых рх/ро варьировалось от 0.8 до 2.0, Го/Ко — от 0.5 до 1.0, Тоо/Тз ро) — от 0.75 до 1.0 (ро = 1 бар, Ко = 2 мм, Тз(ро) = 373 К), переход из осцилляционной стадии в монотонную производил при (7 10) н<, где = Ко/и о1=ро/р1. [c.718]

Рис. 6.10.11. Структура стационарной ударной волны (изменение давления в жидкости 1 и в паре 2, изменение радиуса пузырьков а и кинетической энергии радиального движения к ) с интенсивностью ре = 3,0 в пароводяной смеси (ро = 0,1 МПа, Го = 373 К, схго = 0,05) с очень мелкими пузырьками (ао = 0,01 мм). Коэффициент восстановления кинетической энергии после смыкания пузырька т) = 0,6

Бебчук [10] экспериментально исследовал зависимость эрозии алюминиевых образцов от температуры для различных жидкостей (рис. 19). Наличие максимума на графиках, представленных на рис. 19, можно объяснить следующим образом с повышением температуры благодаря тепловым флюктуациям растет число зародышей, размер которых становится больше критического, другими словами, возрастает число кавитационных пузырьков в каждой единице объема жидкости при одновременном расширении кавитационной области. Повышение температуры вызывает увеличение давления насыщенных паров в пузырьке, вследствие чего снижается интенсивность ударной волны при его захлопывании. Если с ростом температуры дополнительное разрушение образцов связанное с увеличением количества кавитационных пузырьков, превышает снижение эрозии вызванное ослаблением интенсивности ударных [c.194]

Кавитационные пузырьки возникают не только при вращении винтов и турбин. Они появляются, если в жидкость излучать ультразвуковые колебания. Кавитацию, возникающую под воздействием ультразвуковых колебаний, иногда называют ультразвуковой кавитацией. Ультразвуковые колебания образуют в жидкости чередующиеся в соответствии с частотой области высоких и низких давлений. В разреженной зоне гидростатическое давление понижается до такой степени, что силы, действующие на молекулы жидкости, становятся больше сил межмо-лекулярного сцепления. В результате резкого изменения гидростатического равновесия жидкость как бы разрывается, порождая многочисленные мельчайшие пузырьки газов и паров, находящиеся до этого в жидкости в растворенном состоянии. В следующий момент, когда в жидкости наступает период высокого давления, образовавшиеся ранее пузырьки захлопываются . Возникают ударные волны с очень большим местным мгновенным давлением, достигающим нескольких сотен атмосфер. Вот эти бесчисленные микровзрывы кавитационных пузырьков и отдирают с поверхности обрабатываемой детали грязь, жиры, окалину и нередко даже ржавчину. [c.83]

Процессы коррозии дополняются явлениями кавитации, идущими параллельно. Кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости при нормальной температуре. В текущей жидкости в точках наибольшей скорости, где давление наименьшее, возникают кавитационные полости (пузырьки), которые затем, попадая в области потока с низкими скоростями и высокими давлениями, лопаются и разрушаются. Схема развития кавитации в потоке жидкости, обтекающей препятствие (по И. Пирсолу), показана на рис. 119. Жидкость, текущая слева направо, обтекая тело Л, получает ускорение. В самом узком месте потока достигается максимум скорости V и минимум давления. Если давление р в набегающем потоке достаточно велико, то минимальное значение давления на теле будет больше давления насыщенных паров. С уменьшением величины р начинается кавитация, которая распространяется вниз по потоку. При разрушении пузырька, происходящем в течение микросекунд, внутри него возникают высокие давления. Непрерывный процесс образования и разрушения пузырьков может вызывать ударные волны (до 400 МПа) в окружающей пузырьки жидкости. Ударные волны являются причиной разрушения (эрозии) соприкасающихся поверхностей деталей (втулок, рубашек, блока). Повышенная газонасыщен-ность воды способствует возникновению и усилению эрозии. По исследованиям, проведенным в ЦНИДИ, кавитационная эрозия вызывается также высокочастотными вибрациями втулки цилиндра вследствие ударов поршня по втулке при изменении направления сил его бокового давления. [c.207]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...