Вибрационная кавитация
Cтраница 1
Вибрационная кавитация имеет место вблизи вибрирующих твердых поверхностей, если амплитуда пульсаций достигает некоторого порогового значения. При этом одни и те же частицы жидкости могут многократно проходить через зону кавитации. [1]
Вибрационная кавитация проявляется на наружных поверхностях гильз двигателя внутреннего сгорания вследствие колебаний гильз от ударов поршня. При этом износ наружной поверхности гильзы в охлаждающей жидкости может быть в 3 - 4 раза больше износа ее внутренней поверхности от действия поршневых колец. Большую опасность представляет кавитационное разрушение опорных поясков гильз и блока цилиндров, что приводит к проникновению охлаждающей жидкости в полость цилиндра и картер двигателя. [2]
Вибрационная кавитация проявляется в двигателях внутреннего сгорания, особенно на наружных поверхностях гильз в результате их колебаний от ударов поршня. Износ от кавитации наружной стенки гильзы может быть в 3 - 4 раза больше, чем износ внутренней поверхности от действия поршневых колес. [3]
Вибрационную кавитацию могут вызвать звуковые колебания, особенно ультразвуковые. Звуковые волны ускоряют окислительно-восстановительные реакции, вызывают внутримолекулярные перегруппировки веществ, усиливают диспергирование, ускоряют процессы мойки и обезжиривания поверхностей и вызывают коагуляцию мелких частиц. При вибрации не исключается кавитация в тонком смазочном слое между поверхностями, которая может привести к выкрашиванию материала подшипников скольжения, зубьев колес и поверхностей других деталей. [4]
Основной особенностью перемещающейся и вибрационной кавитации является нестационарный рост и схлопывание отдельных каверн или пузырьков. Кроме того, нестационарные каверны могут существовать также и в случае присоединенной кавитации, а также вихревой кавитации. В любом случае существования нестационарных пузырьков, если их концентрация достаточно мала, каждый пузырек ведет себя независимо от других. Поэтому поведение отдельного пузырька на протяжении простого цикла расширения и схлопывания представляет интерес для всех типов кавитации. [5]
Типичным примером поверхности, случайно возбуждающей вибрационную кавитацию, является гильза цилиндра дизельного двигателя. Работа двигателя может вызвать колебания стенки гильзы либо с частотой работающего двигателя, либо с собственной частотой. Такие колебания создают волны давления в воде, заполняющей охлаждающую рубашку цилиндра. К этому же случаю можно отнести кавитацию, вызванную ультразвуком на поверхности источника акустических колебаний, применяемого в гидролокационных системах, или возникающую в пучностях системы стоячих волн, полученных посредством фокусирования акустических пучков нескольких источников колебаний или акустических излучателей в жидкости. [6]
При колебании твердого тела относительно жидкости возможно возникновение вибрационной кавитации. Вибрационную кавитацию могут вызвать и звуковые колебания, особенно ультразвуковые. При вибрации не исключается кавитация в тонком смазочном слое между контактирующими или трущимися поверхностями. [7]
Можно отдельно рассмотреть два вида воздействий, вызывающих вибрационную кавитацию: 1) вибрацию поверхности, которая создает пульсации поля давления и соответствующую волновую картину, а также 2) влияние пульсаций поля давления на жидкость и образующиеся каверны. [8]
 |
Устройство для переработки нефтешламов. [9] |
В реакторе 1, который разделен перегородкой 7 на два отсека / и II, происходит смешение исходных компонентов в режиме низкочастотной вибрационной кавитации. Низкочастотная кавитация сопровождается такими физическими эффектами, как образование и схлопывание при достижении критического объема кавитацион-ных каверн с образованием микрогидравлических струек, которые активно способствуют очистке загрязнений с твердыми компонентами смеси. При повышении давления ( подъем жидкости на 400 мм) жидкость не выливается из реактора. За счет мощных гидравлических потоков, схлопывающихся кавитационных каверн в реакторе происходит тщательное перемешивание всех компонентов. При этом нефть или нефтепродукты флотируются на поверхность воды, а за счет вибрации твердые очищенные включения транспортируются по наклонной под углом 5 - 15 к стенке 8 и через патрубок 5 удаляются вместе с частью жидкой фазы в отстойник. Из отстойника нефть отправляют на переработку. [10]
Описанные выше типы кавитации имеют общую особенность, заключающуюся в том, что отдельный элемент жидкости проходит через зону кавитации только один раз. Вибрационная кавитация является новым важным типом кавитации, которому не свойственна эта особенность. Силы, вызывающие образование и схлопывание каверн при вибрационной кавитации, представляют собой непрерывные высокочастотные колебания давления с большой амплитудой. Эти колебания создаются поверхностью, погруженной в жидкость, которая вибрирует в направлении нормали и создает волны давления в жидкости. Каверны не образуются до тех пор, пока амплитуда пульсаций недостаточно велика и давление не падает до давления насыщенного пара или ниже. [11]
При колебании твердого тела относительно жидкости возможно возникновение вибрационной кавитации. Вибрационную кавитацию могут вызвать и звуковые колебания, особенно ультразвуковые. При вибрации не исключается кавитация в тонком смазочном слое между контактирующими или трущимися поверхностями. [12]
При частоте 20 кГц независимо от амплитуды максимальная скорость изнашивания достигается при расстоянии изнашиваемой поверхности от колеблющейся поверхности 0 5 мм [ 2, с. При увеличении или уменьшении этого расстояния скорость вибрационной кавитации снижается. [13]
Описанные выше типы кавитации имеют общую особенность, заключающуюся в том, что отдельный элемент жидкости проходит через зону кавитации только один раз. Вибрационная кавитация является новым важным типом кавитации, которому не свойственна эта особенность. Силы, вызывающие образование и схлопывание каверн при вибрационной кавитации, представляют собой непрерывные высокочастотные колебания давления с большой амплитудой. Эти колебания создаются поверхностью, погруженной в жидкость, которая вибрирует в направлении нормали и создает волны давления в жидкости. Каверны не образуются до тех пор, пока амплитуда пульсаций недостаточно велика и давление не падает до давления насыщенного пара или ниже. [14]
В начальных стадиях развития пузырька, так же как и при его схлопывании, важную роль играет даже небольшое количество нерастворенного воздуха. Оказалось, что она происходит слишком медленно и не может заметно повлиять на содержимое пузырька. В противоположность этому выравнивающее действие диффузии на протяжении многих циклов при вибрационной кавитации оказывает большое влияние на содержимое пузырька. [15]
Страницы: 1