Критическое давлениеопределяется[1, 2]: — вязкостью жидкости;
— температуройжидкости;
— степенью насыщения жидкости воздухом. Величинарi, как правило, учитывается запасом рз. Длябольшинства насосов величина запаса обычно принимается 300 — 400 мм рт. ст. 1, 2]. Каждый насос характеризуется величиной кавитационного запаса ∆hтр, обозначаемой западными насосными фирмами NPSHR. Кавитационный запас означает величину минимального давления, в пределах которого у жидкости сохраняется состояние собственно жидкости. Величину ∆hтр и кривую зависимости ∆hтр от подачи/напора обязан предоставлять производитель насоса. Для снижения потерь напора во всасывающем трубопроводе необходимо:
устанавливать насос нужнооколо питающегоего бака, а также ниже уровня жидкости в нем;
— увеличивать площадь сечения трубопровода;
— уменьшать количество местных сопротивлений [1, 2]. Известны и другие способы защиты устройств от воздействия кавитации:
повышение давления на входе в насос;
— применение вспомогательных насосов для подкачки или искусственного наддува газом баков;
— установка эжекторов в выходной магистрали (рис. 4)[1, 2]Рис. 4. Схема эжектора.
Расчет эжектора производитсябез учета потерь по эмпирической формуле [1, 2]: (7)где q = Q2/Q1- коэффициент смешения жидкостей (Q1 и Q2-объемный расход эжектирующей и эжектируемой жидкости);Δhразность давлений в смесительной камере, а и на выходе из диффузора б, ммрт. ст.; h1 — скоростной напор эжектируемого потока, мм рт. ст.;т — коэффициент, который характеризует отношение площади Fо сечения смесительного трубопровода к площади сечения сопла на выходеF 1. Длина смесительного трубопровода равна (8 -10)d[1, 2]. Для уменьшения кавитации применяют также коррозионно-стойкие материалы.
В качестве таких материалов применяются, например, стали с добавкой хрома и никеля. Также применяют покрытия деталей [1, 2]. Стойкость материалов к разрушению повышается за счет увеличенияхимической и механической стойкости. Лучшие результаты дают материалы, где совмещаются оба качества. Наименьшую стойкость имеют углеродистая сталь и чугун, а наибольшую стойкостьнержавеющая сталь и бронза. Наиболее стойким из известных материалов является титан[1, 2]. Увеличение твердости материала такжеприводит к повышению стойкости против кавитации. Увеличение твердости стали от НВ150 до.
НВ400—420приводит к повышениюантикавитационной стойкости в десять раз.
и более[1, 2]. Но полностью устранить воздействие кавитации путем применения стойких материалов невозможно. Разрушению подвергаются деталии изделия из стекла, золота и других материалов. Данный факт говорит о том, чтов процессе их разрушения преобладают механические факторы[1, 2]. 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭФФЕКТА КАВИТАЦИИКавитациюможно использовать для практических целей. Например, кавитация используется в устройствах для стабилизации расхода жидкости. В его состав входит:
дроссельная шайба1, используемаядля измерения расхода жидкости;
— осесимметричная дроссельная игла2, служащая для введения устройства в кавитационный режим работы (рис. 5)[1]. Рис. 5. Устройство для стабилизации расхода.
При постоянном давлении рех на входе в сопло.
Вентурипри понижении давления реых на выходе из него скорость потока жидкости увеличивается, а давление в сужении сопла соответственно будет понижаться[1]. При достижении давления до давления начала кавитации приоисходитвскипание жидкости. После этого сопротивление сопла будет увеличиваться пропорционально интенсивности кавитации. Ее интенсивностьс увеличением перепада давления будет также повышаться. После возникновения кавитации расход через сопло стабилизируется и сохраняетсяпостоянным независимо от дальнейшего снижения давления на выходе из сопла. При уменьшении этого давления зона кавитации, начиная от суженного сеченияпо диффузорной части[1].
Подобные кавитационные устройства используются для стабилизации расхода при колебаниях давления на выходе. За счет их обеспечивается регулирование в большом диапазоне расхода жидкости при одновременной стабилизации расхода в каждом режиме. На рис. 9[1] представлены зависимости расхода Q жидкости от перепада давления на сопла при различных значениях давления рвх на входе и давления реых на выходе. Из графика следует следующий вывод, что расход жидкости оставался постояннымв широком диапазоне режимов. Нарушение стабилизации расхода происходит при значениях критического давления на выходе рвых «рвх, где рвх — давление потока на входе в сопло [1]. Кавитационного разрушения поверхностей деталей при этом практически не происходит. Кроме того, кавитация может использоваться в медицине и технике:
ультрозвуковая очистка поверхности деталей;
— гомогенизация смесей в промышленных смесителях;
— измельчители твердых включений в тяжёлые топлива;
— генераторы водно-мазутных и водно-топливных эмульсий и смесейснижение вязкости углеводородного топлива;
— уничтожение камней в почках (литотрипсия), лечениецеллюлита, ультразвуковаялипосакциия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В реферате было рассмотрено такое явление гидравлики, как кавитация жидкости. Были проанализированы причины возникновения этого явления. Рассмотрен теоретический аспект кавитации, приведены формулы и рисунки, характеризующие данное явление. Отмечена важность дальнейшего изучения кавитации, т. к. кавитация оказывает разрушительное воздействие на элементы гидравлических систем. Рассмотрены способы защиты от кавитации или ее уменьшения ее действия. Необходимо отметить, что явление кавитации может использоваться в практических целях. Приведены примеры использования кавитации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Башта Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для студ.
втузов/ [Т.М.Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.]. — 2-е изд., перераб.
М.: Машиностроение, 2008. 422 с. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика: Справочник.
М.: Машиностроение, 1971. 672 с. Сазанов И. И. Гидравлика. Конспект лекций. Учебное пособие. — М.: ИЦ МГТУ Станкин, 2004 — 292 с. Режим доступа.
http://stankint64.narod.ru/olderfiles/1/SazanovHydravl.pdfЧугаев Р. Р. Гидравлика: Учебник для вузов. — 4-е изд., доп. и перераб. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 2008. — 672 с. Штеренлихт Д. В. Гидравлика.Учеб.
для студ-ов вузов по спец. «Гидромелиорация».В 2 кн.Кн.
1. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 2006. 349 с.
