Теории кавитационной эрозии

Электрохимическая теория кавитационной эрозии обязана своим появлением тому, что в отдельных случаях, как было установлено наблюдениями, катодная защита в известной мере снижает интенсивность разрушения деталей гидромашин. Последователи электрохимической теории [94, 97] считали, что основной причиной кавитационного разрушения служат электролитические и химические явления, происходящие в кристаллической решетке металла под воздействием кавитации. Однако кавитационная эрозия таких материалов как стекло, нейлон, бакелит и другие, отмеченная впоследствии, поставила под сомнение основные положения электрохимической теории. [c.27]

Термодинамическая теория кавитационной эрозии утверждает, что кавитационные пузырьки, попадая в зону повышенного давления, не разрушаются, а сжимаются до каких-то чрезвычайно малых размеров. В результате этого сжатия давление внутри пузырька достигает очень больших величин. Кроме того, вследствие адиабатического характера сжатия газа, находящегося в пузырьке, температура его сильно повышается. Разные авторы, используя различные теоретические методы под- [c.27]

ТЕОРИИ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ [c.55]

Теория Релея долгое время имела щирокое распространение при объяснении природы кавитационной эрозии. До последнего времени публикуются работы, авторы которых пытаются уточнить ее отдельные положения или решить задачу, отказавшись от некоторых допущений Релея. Например, в 1[Л. 88] рассмотрена задача о схлопывании сферической пустой каверны с учетом сжимаемости воды, но без учета сил вязкости и поверхностного натяжения. В статье [Л. 89] решена задача о схлопывании сферического пузырька, заполненного паром, с учетом теплопроводности и конденсации пара на границе пузырька с жидкостью. Полученное решение в пределе (когда давление пара в пузырьке предполагается равным нулю) сводится к решению Релея. [c.56]

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]

Теория гидромеханического воздействия появилась в 1917 г., когда Рэлей, используя общие уравнения гидродинамики, подсчитал, что разрушение сферического пузырька, находящегося в идеальной жидкости, сопровождается местным повышением давления. Максимальная величина давления при этом может достигать нескольких тысяч атмосфер. Последующие теоретические и экспериментальные исследования показали правильность сделанной оценки. Таким образом, ученые, положившие начало теории гидромеханического воздействия, рассматривали давление, возникающее при разрушении кавитационного пузырька, и его непосредственное механическое действие на ограждающую поток поверхность как основные причины кавитационной эрозии. [c.27]

Анализ работ, посвященных механизму кавитационной эрозии, показывает, что в настоящее время большинство авторов [7, 21, 54, 74, 79, 100, 111] склонны принять в качестве рабочей гипотезы, гидромеханическую теорию. [c.28]

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]

Попадая в область высоких давлений, каверны (паровые пузырьки) захлопываются , так как пар конденсируется. Захлопывание каверн вызывает местный гидравлический удар, по некоторым теориям — кумулятивный, который может привести к разрушению (кавитационная эрозия) стенок каналов. [c.185]

Калис [Л. 96] в докладе о механизме кавитационного разрушения утверждает о преобладающей роли коррозии в наблюдавшихся разрушениях, т. е. является сторонником электрохимической теории эрозии. [c.58]

Согласно гидродинамической теории кавитация может развиваться только при больших скоростях потока. Опыты, проведенные на МСВ, показывают, что при наличии вибрационного поля даже небольшая скорость движения воды вызывает увеличение интенсивности эрозии металла (рис. 43). Эту закономерность объясняют снижением прочности воды при ее движении [14]. В этих условиях образование кавитационных полостей, вызываемых вибрацией и их сокращением, происходит с меньшей затратой вибрационной энергии. Из этого следует, что там, где по гидродинамическим условиям не может быть кавитации, при наличии вибрационного поля кавитация развивается так же, как при определенных гидродинамических условиях. В подобных условиях интенсивность гидроэрозии металла увеличивается с ростом скорости движения жидкости или величины вибрации либо с одновременным увеличением обоих факторов. [c.75]

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]

Много споров было относительно того, является ли кавитационная эрозия чисто механической проблемой пли химической (п, следовательно, может рассматриваться, как один из видов коррозии), или же, наконец, это есть результат одновременного действия обоих факторов. По этому вопросу имеется обширная литература. В 1912 г. Рамзей [27] предположил, что кавитационная эрозия является формой электролитической коррозии участков металлической поверхности, имеющих закалочное напряжение, на которых происходит разрушение образующихся кавитационных пузырьков. По мнению Фиттенгера [28], доминирующим в этом случае является механическое разрущение, в то время как электрохимические эффекты играют незначительную роль. В теории, предложенной Новотным [11] постулируется, что разрушение под действием кавитации является по своей природе чисто физическим процессом. В общепринятой теории, развитой в более поздний период, принимается, что в первоначальной своей стадии кавитация является чисто физическим процессом. Однако в результате этого процесса поверхность оказывается в значительной мере разрушенной и менее прочной. Поэтому она чрезвычайно легко подвергается коррозии, особенно на тех участках, где разрушение кавитационного пузырька приводит к возникновению питтингообразного углубления. После этого наблюдается быстрое развитие коррозионного процесса питтингового характера. Участки металла, подвергающиеся коррозии, делаются еще менее прочными и становятся все более восприимчивыми к кавитационному разрушению. В конце концов ситуация становится катастрофической, так как кавитация и коррозия взаимно ускоряют друг друга, что приводит к развитию питтинговой коррозии по всей толщине футеровки. [c.141]

Теория образования, роста и захлопывания газовых пузырьков (газовая кавитация) первоначально развивалась для несжимаемой идеальной жидкости для случая одиночного сферического пузырька. Далее были уточнены уравнения динамики пузырька с учетом ежи-маемости, вязкости и теплопроводности, конечности амплитуды колебаний стенки пузырька. Наконец, в этой теории был произведен учет несферичности колебаний пузырька, в особенности вблизи его резонансных частот и при достаточно больших амплитудах звука. Было показано, что несферичность колебаний и возникновение струек жидкости у захлопывающихся пузырьков, если они находятся вблизи твердой поверхности, является одной из причин кавитационной -эрозии твердых тел. Теоретические исследования далее стали развиваться применительно к динамике паровых пузырьков (паровая кавитация), которая имеет много общего с динамикой газового пузырька, однако имеются и существенные различия. [c.139]

При попытке воспользоваться этими решениями для объяснения кавитационной эрозии возникает противоречие между предпосылками теории и реальными условиями эксперимента. Действительно, в теории используется решение, полученное для одиночного пузырька в безграничной жидкости. Если из полученных решений оценить давления, возникающие в жидкости при захлопывании пузырька [26], то получается, что эти давления порядка 10 Па на расстоянии г=2Я и быстро падают при увеличении г. Таким образом, чтобы пузырек при захлопывании был способен разрушить конструкционные материалы, он должен находиться на расстоянии, меньшем 2Я, что конечно, противоречит условию безграничной жидкости, при котором строилась теория пульсаций пузырьков. Объяснение кавитационной эрозии должно опираться на решение уравнений динамики кавитационных полостей, которое получено при условии, что коллапсирующий пузырек расположен вблизи твердой стенки. [c.152]

Каллис, сравнивая сопротивление материалов кавитационным разрушениям и гидравлическому удару, пришел к заключению, что теория чисто механического действия не пригодна для объяснения результатов, полученных в эксплуатации. Он писал существует обнадеживающая закономерность в относительной стойкости сходных материалов при различных испытаниях, и обычно находят, что материалы с хорошей коррозионной стойкостью в неподвижном растворе, например в морской воде с нормальным содержанием кислорода, ведут себя хорошо при испытании на эрозию . Внимательное рассмотрение литых сплавов на медной основе показывает, что наиболее высокой сопротивляемостью обладает алюминиевая бронза и высокопрочная латунь с большим содержанием алюминия, затем следует высокопрочная латунь с содержанием 2% алюминия или меньше, и наиболее низким сопротивлением обладает патронный сплав, кремнистая бронза и чистая латунь. [c.690]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...