Физическая сущность кавитации и меры её предупреждения.

Местные потери при движении жидкости в трубах.

Местные потери возникают в отдельных местах трубопровода (в тех местах , где трубопровод и поток значительно изменяет свою форму .В этих местах возникают вихревые области, где жидкость имеет вращательные движения .Над созданием и поддержанием вихрей во вращательных движениях бесполезно тратится энергия . Поэтому напор потока жидкости падает .Места , где возникают местные потери называются местными сопротивлениями .К ним относятся :

1.Внезапное расширение трубопровода .

2.Внезапное сужение .

3.Поворот .

4.Наличие крана , клапана , задвижки и т. Д.

Для определения местных потерь .

Формула Вейсбаха: , м, Па

где V_ср – средняя скорость жидкости в трубопроводе; g- ускорение свободного падения, ξ_м – коэф. местных гидравлич. потерь (в справочнике), кот. зависят от формы и размеров препятствия;

Режимы течения и чем определяется наличие того или иного режима.

С помощью опытов установлено наличие 2-х характерных режимов течения по своему характеру качественно отличающихся друг от друга.

1. Линия тока жидкости расположена параллельно .

-ламинарный режим он имеет место при очень малых скоростях жидкости при увеличении скорости линии тока начинают искривляться причем по мере увеличения скорости амплитуда колебаний растет .

2. Турбулентный поток характеризуется хаос, беспорядок .Дальнейшие исследования показывают , что наличие того или иного режима течения определяется численными значениями некоторого безразмерного критерия наз. Критерий Рейнольдса.

V_ср- средняя скорость жидкости в трубе.

d- внутренний диаметр струи .

ν- кинематический коэф-т вязкости жидкости .

Физический смысл числа Re – это отношение сил инерции действующих на жидкую частицу к силам вязкости .

Число Re изменяется от О до +∞ ;

Re ≤ Re_кр^н ламинарный режим .

Re_кр^н – Re критическое нижний предел =2300.

Re ≥ Re_кр^в –режим турбулентности .
Re_кр^в – Re критическое верхний предел =3500..4000.

Вид режима течения сильно влияет на величину гидравлических потерь : при ламинарном движении гидравлических потерь они пропорционально скорость.

h_w≈ V_ср

при турбулентном h_w≈ V_срⁿ n=1.2…

Чем больше шероховатость трубы тем быстрее наступает турбулентный режим.

Физическая сущность кавитации и меры её предупреждения.

Кавитация – нарушение сплошности среды при движении жидкости в трубах с очень высокими скоростями.

При увеличении скорости жидкости увеличивается скоростной член ур-я Бернулли и уменьшается член, связанный с давлением.

Падение давления до нуля не происходит, нижний предел давления – давление насыщения паров жидкости, кот. зависит от температуры. В результате идет интенсивное парообразование и исчезает разница между жидкостью и паром.Происходит схлопывание образовавшихся пузырьков, в момент схлопывания, давление и температура газа достигают значительных величин (по некоторым данным до 100 МПа и 10000 °С). После схлопывания полости в окружающей жидкости распространяется сферическая ударная волна, быстро затухающая в пространстве.

Места возникновения кавитации: : а) Жидкость из бака течет по трубопроводу и выходит в атмосферу, в месте сужения возникнет кавитация, так как скорость большая, а давление маленькое; б) Насос всасывает воду, в месте всасывания возникнет кавитация, так как высота всасывания большая, а давление маленькое; Кавитация возникает при снижении давлении в трубопроводе до давления насыщенного пара. Кавитация возникает в несколько стадий: 1)Выделяются пузырьки (холодное кипение); 2) пузырьки всплывают вверх; 3) В жидкости возникают разрывы.

1 2 3

а) б)

Вода подается порциями, нормальная подача жидкости в трубопроводе прекращается, происходит износ трубопровода. Кавитация может вывести насос из рабочего состояния (загнуть лопатки). Меры предупреждения: 1) Не допускать высоких скоростей движения жидкости в трубопроводе; 2) Повышение рабочего давления в трубопроводе; 3) Не допускать установку насосов на высоте всасывания большедопустимой; 5) Применять специальные кавитационные марки стали, в местах опасных с точки зрения кавитации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: