Caracteristicile fluxurilor de fluid în canalele hidraulice ale conductelor, elementelor, mașinilor și agregatelor depind în mod semnificativ de cavitație, care are loc în fluxurile de fluide de mare viteză.
Definiția. Cavitația este fenomenul care are loc în zona de orice flux de fluid de mare viteză, cu condiția ca presiunea absolută în această zonă este redusă cu un - pentru orice motiv și devine egală cu presiunea de vapori saturați a lichidului care corespunde temperaturii lichidului în câmpul de curgere. De exemplu, pentru apă, la o temperatură egală cu. Presiunea vaporilor saturați (la care apa se fierbe când) este de aproximativ.
În acest caz, o transformare foarte rapidă a lichidului în vapori are loc în întregul volum al regiunii de cavitație, adică lichidul se fierbe la o temperatură egală cu temperatura lichidului din fluxul dat. În câmpul de cavitație, fluxul de lichid (din setul de bule formate în zona de vid) se fierbe și, așa cum a fost, "rupturi", deoarece continuitatea sa este în mod semnificativ încălcată. Dacă lichidul este rece, de exemplu apă la o temperatură. apoi în acest caz se spune că are loc fierberea rece a lichidului.
Din cauza vitezei mari de curgere (), lichidul trece atât de repede peste regiunea de presiune redusă încât gazele dizolvate în acesta, de exemplu aerul, nu au timp să iasă în evidență. În acest caz, se spune că cavitația este abur. În caz contrar, se spune că cavitația este gaz abur. În timpul cavitației cu aburi, cavitățile de aburi și bulele umplute cu abur sunt transferate prin flux de mare viteză în regiunea de înaltă presiune. Aici vaporii se condensează rapid, iar cavitățile și veziculele sunt închise (distruse) la o rată enormă.
Bulele de abur formate în zona de presiune redusă (în zona de vid), care se încadrează în zona presiunilor crescute, scad brusc în mărime la magnitudine microscopică. La astfel de dimensiuni de bule, rolul principal în reducerea volumului lor nu este jucat de forțele de presiune a lichidului, ci de forțele tensiunii de suprafață. Presiunea externă suplimentară care acționează asupra flaconului. creat de aceste forțe, tinde spre infinit (), deoarece raza bulei tinde la zero (conform formulei:
Aici este coeficientul de tensiune superficială a lichidului.
Prin urmare, procesele de închidere a bulelor au loc atât de intens încât se observă strălucirea în zona de distrugere a vaporilor de bule.
Din cauza acțiunii forțelor de tensionare superficială rapidă, balonul scade drastic în dimensiune, pierde stabilitatea și se prăbușește. În interiorul bulei cu o viteză mare, cam. se scurge o scurgere microscopică de lichid, care, lovind suprafața lamei, moare din ea particule de metal de orice rezistență (vezi Figura 18). Prin urmare, principiul: "Apa macină piatra".
Definiția. Eroziunea cavitațională este procesul de distrugere cavitativă a suprafețelor de solide care se află în regiunea de cavitație a unui lichid.
Procesele de apariție și distrugere a miliardelor de bule microscopice apar atât de intens, încât lamele de elice inginerizate necorespunzător ale vaselor de mare viteză s-au prăbușit din cauza eroziunii cavitației pentru un zbor.
Fig. 18. Imaginea distrugerii cavitatiei unei bule de vapori si a eroziunii cavitatiei.
Cavitația în pompele cu vane.
În pompele cu vane, cavitația apare atunci când presiunea absolută în fluxul de lichid de mare viteză de la intrarea pompei scade.
Conform legii conservării și transformării energiei pentru curgerea lichidelor
(conform ecuației lui D. Bernoulli pentru debit) în secțiunea "" de la nivelul de aspirație "tot" până la punctul "in" al orificiului de admisie a pompei (vezi figura 19):
Dacă presupunem că la nivelul de aspirație "tot" (la nivelul aportului de lichid), presiunea este egală cu presiunea atmosferică. Rata scăderii nivelului apei în rezervor este zero. de asemenea.
Aici se numește înălțimea de aspirație a pompei, m.
Din ultima egalitate rezultă că apare o scădere a presiunii absolute la intrarea în pompă:
- dacă crește debitul la intrarea în pompă;
- dacă înălțimea de aspirație a pompei este mai mare decât cea calculată; Înălțimea aspirației pompei calculate este indicată în pașaportul pompei;
- dacă creșteți pierderile din zona "" de la nivelul "Soare" până la punctul "în" al intrării la pompă.
Figura 19. Vopsirea deteriorării în funcționarea pompei cu altitudine în creștere
aspirația este mai mare decât valoarea calculată ().
Atunci când cavita lichidului în pompa cu vane, apar următoarele:
Eroziunea cavitativă a suprafețelor lamei și a paletei cu palete;
- coroziunea (distrugerea chimică) a metalului are loc cu oxigenul aerului eliberat din lichid atunci când se deplasează prin zona de vid. Coroziunea suprafeței metalice este mărită de distrugerea erozivă a filmului de oxid de protecție;
- temperatura în locurile de prăbușire a microbublinelor cu abur este crescută datorită comprimării de mare viteză (adiabatică) a vaporilor și a impactului jeturilor microscopice pe suprafața metalului;
- există un zgomot și o vibrație a pompei, ca urmare a ruperii etanșeității conexiunilor și a etanșărilor pompei.
- reducerea alimentării, scăderea presiunii, eficiența și puterea pompei (vezi figura 19,20);
Deoarece cavitația în pompe duce distrugerea componentelor critice ale acestora, deteriorarea accentuată a caracteristicilor de performanță ale pompei compușilor de etanșare și garniturile de pompe și alte efecte nedorite, nu sunt permise funcționarea continuă a pompelor privind condițiile de cavitație.
Fig. 20. Imaginea modului de cavitație disruptiv al pompei cu palete.
Punctul "K" din figura - începutul cavitației, care apare atunci când debitul este crescut peste valoarea calculată ().
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: