Інститут технології рідинних систем Лекція кавітації WS 201011
Інститут технології рідинних систем Лекція кавітації WS 2010/11 Dr.-Ing. Герхард Людвіг
Зміст - Лекція Кавітація 1 Вступ 2 Фізичні основи 3 Дослідження на початку кавітації 4 Розширена кавітація 5 Ефекти кавітації 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 2
Книги для поглиблення матеріалу лекції Кавітація KNAPP/ЩОДЕННО/HAMMIT Кавітація McGraw-Hill Book Company ISAY Кавітація Schiffahrts-Verlag Hansa C Schroedter & Co. Hermes Verlag Paris FRANC/MICHEL Основи кавітації Springer Нідерланди 19 жовтня 2010 р. Кавітація лекцій Людвіга WS 2010/11 3
Огляд змісту - Глава 1 Вступ 1.1 Визначення терміна кавітація 1.2 Кавітація - технічне значення 1.3 Форми кавітації 1.4 Гідродинамічні причини розвитку кавітації 1.4.1 Внутрішній потік 1.4.2 Зовнішній потік 1.4.3 Місця можливої кавітації у відцентровому насосі 1.5 Параметри, що впливають на початок кавітації 1.5 .1 Приклад міцності на розрив 1.5.2 Приклад зони змішування струменя 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 4
1.1 Визначення терміна кавітація (1) Місцева зміна фази рідин внаслідок гідродинамічного зниження тиску (тобто у зв'язку з переміщенням) від рідини до газоподібної. Формування заповнених парою і газом порожнин. Навпаки: кипіння або кипіння, випаровування, спричинене додаванням тепла або зменшенням статичного тиску в рідині. Виниклі бульбашки пари переносяться вздовж потоку і руйнуються подібно до імплозії, коли тиск знову піднімається вище тиску пари. Повний процес складається з випаровування та реконденсації. 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 5
1.1 Визначення терміна кавітація (2) Процес кипіння Зниження тиску кипіння, наприклад в трубопроводі 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 6
1.2 Кавітація Технічне значення (1) Історія У 1895 році новий есмінець ВМС Англії не досяг наміченої швидкості. Причиною цього була підозра у заповнених парою порожнинах на лопаті гвинта. Перше фундаментальне дослідження кавітації на суднових гвинтах сером Торнікрофтом та Барнабі. У 1895 році сер Чарльз Парсонс будує перший кавітаційний канал для дослідження явищ кавітації на суднових гвинтокрилах.На рубежі століть, зі збільшенням потужності приводу судів пропелерів, все більше і більше серйозних матеріальних збитків було виявлено на лопатях. Ще в 1754 році Леонард Ейлер передбачив можливу появу кавітації на основі теоретичних міркувань. 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 7
1.2 Кавітація Технічне значення (2) Перший канал кавітації, побудований сером Чарльзом Парсонсом (1895) 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 8
1.2 Кавітація Технічне значення (2) Ефекти Формування двофазного потоку, який звужує вільний переріз потокової машини. - Зміна характеристичної кривої машини (зниження ефективності, зменшення напорної подачі). Виникають сильні вібрації. Виникають значні шуми. Руйнування матеріалу в результаті високочастотних стрибків тиску, що виникають під час імплозії бульбашок (тобто реконденсації). 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 9
1.2 Кавітація Технічне значення (3) Застосування кавітації Очищення поверхні ультразвуком шляхом використання агресивності імплозії звукових індукованих бульбашок Рідкий струмінь для різання матеріалів Водяне струменеве різання, оптимізоване за допомогою кавітації. Інтенсифікація процесів змішування, напр. у харчовій промисловості - виробництво емульсій. Покращення розпилення у форсунках палива, очищення та очищення стічних вод, холодне випаровування та вилучення вуглеводнів із забрудненої води. Знищення шкідливих мікроорганізмів (наприклад, очищення баластної води в цистернах) Літотрипсія (розбиття нирок та інших каменів) Місцеве та просторово обмежене виділення терапевтичних засобів в організм людини за допомогою звукової кавітації 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 10
1.3 Форми кавітації (1) Кавітація з одним міхуром Наконечник вихрової кавітації 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 11
1.3 Форми кавітації (2) Смугаста кавітація Наконечник вихрової кавітації 19 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 12
1.3 Форми кавітації (3) 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 13 Одноміхурова кавітація
1.3 Форми кавітації (4) 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 14 Шарова кавітація
1.3 Форми кавітації (5) Вихрова кавітація в зсувному шарі 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 15
1.3 Форми кавітації (6) 19 жовтня 2010 р. Людвіг Лекція Кавітація WS 2010/11 16 Супер Кавітація
1.3 Форми кавітації (7) Нестійка кавітація хмар 19 жовтня 2010 р. Др. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 17
1.3 Форми кавітації (8) Нестійка кавітація хмар 26 жовтня 2010 р. Лекція Людвіга про кавітацію WS 2010/11 18