Поняття та сутність кавітації, особливості та призначення лопатевих насосів, гвинтів суден. Відмінні риси кавітації в ущільненні робочого колеса та на стороні всмоктування. Технічні характеристики, застосування в мережевих та підживлювальних насосах.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено наhttp://www.allbest.ru/

ФДБОУ У УЛЬЯНІВСЬКА ДСХА

Факультет заочної та додаткової освіти

Кафедра"Сервіс та механіка"

з дисципліни: "Триботехнічні основи, що підвищують надійність машин"

на тему: "Кавітація"

1. Лопатеві насоси та гвинти суден4

2. Лопатеві насоси. Кавітація на боці всмоктування

3. Відцентрові насоси. Кавітація в ущільненні робочого колеса

4. Кавітація у котлах

5. Кавітація у двигунах

6. Корисне застосування

Список використаної літератури

Кавітація - (від латів. cavitas - порожнеча) - утворення в рідині порожнин (кавітаційних бульбашок, або каверн), заповнених газом, парою або їх сумішшю. Кавітація виникає в результаті місцевого зниження тиску в рідині, яке може відбуватися або зі збільшенням її швидкості (гідродинамічна кавітація), або при проходженні акустичної хвилі великої інтенсивності під час напівперіоду розрідження (акустична кавітація), існують інші причини виникнення ефекту. Переміщаючись з потоком в область з більш високим тиском або під час напівперіоду стиснення, кавітаційна бульбашка захлопується, випромінюючи при цьому ударнухвилі. Кавітація руйнує поверхню гребних гвинтів, гідротурбін, акустичних випромінювачів та ін.

Відповідно до визначення Крістофера Бреннена: «Коли рідина піддається тиску нижче порогового (напрузі розтягування), тоді цілісність її потоку порушується, і утворюються пароподібні порожнини. Це називається кавітацією. Коли місцевий тиск рідини в деякій точці падає нижче величини, що відповідає тиску насичення при даній температурі, тоді рідина переходить в інший стан, утворюючи, в основному, фазові порожнечі, які називаються кавітаційними бульбашками. Можливе й інше утворення кавітаційних бульбашок шляхом місцевої подачі енергії. Це може бути досягнуто фокусуванням інтенсивного лазерного імпульсу (оптична кавітація) або іскрою електричного розряду».

У багатьох джерелах фізика цього явища пояснюється так. Фізичний процес кавітації близький до процесу закипання рідини. Основна відмінність між ними полягає в тому, що при закипанні зміна фазового стану рідини відбувається при середньому за об'ємом тиску тиску рівному тиску насиченої пари, тоді як при кавітації середній тиск рідини вище тиску насиченої пари, а падіння тиску носить локальний характер.

Однак пізніші дослідження показали, що провідну роль в утворенні бульбашок при кавітації грають гази, що виділяються всередину бульбашок, що утворюються. Ці гази завжди містяться в рідині, і при місцевому зниженні тиску починають інтенсивно виділятися внутрішньо зазначених бульбашок. кавітація насос гвинт лопатевий

Оскільки під впливом змінного місцевого тиску рідини бульбашки можуть різко стискатися і розширюватися, то температура газу всередині бульбашок коливається в широких межах, іможе досягати кількох сотень градусів за цельсієм. Існують розрахункові дані, що температура всередині бульбашок може досягати 1500 градусів цельсія. Слід також враховувати, що у розчинених у рідині газах міститься більше кисню у відсотковому відношенні, ніж у повітрі, і тому гази у бульбашках при кавітації хімічно агресивніші, ніж атмосферне повітря.

Хімічна агресивність газів у бульбашках, що мають ще й високу температуру, викликає ерозію матеріалів, з якими стикається рідина, в якій розвивається кавітація. Ця ерозія і є одним із чинників шкідливого впливу кавітації. Другий фактор обумовлений великими закиданнями тиску, що виникають при схлопывании бульбашок і впливають поверхні зазначених матеріалів.

Коли кавітаційні бульбашки схлопуються, енергія рідини зосереджується в дуже невеликих обсягах. Тим самим утворюються місця підвищеної температури та виникають ударні хвилі, які є джерелами шуму. Шум, що створюється кавітацією, є особливою проблемою на підводних човнах (субмаринах), тому що через шум їх можуть виявити. При руйнуванні каверн звільняється багато енергії, що може спричинити пошкодження. Експерименти показали, що шкідливому, руйнівному впливу кавітації піддаються навіть хімічно інертні до кисню речовини (золото, скло та ін.), хоч і набагато повільнішому. Це доводить, що окрім фактора хімічної агресивності газів, що знаходяться у бульбашках, важливим є також фактор закидів тиску, що виникають при схлопуванні бульбашок. Кавітація веде до великого зношування робочих органів і може значно скоротити термін служби гвинта та насоса. У метрології, при використанні ультразвукових витратомірів, кавітаційні бульбашки модулюють хвилі,випромінювані витратоміром, що призводить до спотворення його показань.

Тому кавітація у багатьох випадках небажана. Наприклад, вона викликає руйнування гребних гвинтів суден, робочих органів насосів, гідротурбін тощо, кавітація викликає шум, вібрації та зниження ефективності роботи.

1. Лопатеві насоси та гвинти суден

У місцях контакту рідини з твердими об'єктами, що швидко рухаються (робочі органи насосів, турбін, гребні гвинти суден, підводні крила і т. д.) відбувається локальна зміна тиску. Якщо тиск у якійсь точці падає нижче за тиск насиченої пари, відбувається порушення цілісності середовища. Або, простіше, рідина закипає. Потім, коли рідина потрапляє в область з вищим тиском, відбувається «схлопування» бульбашок пари, що супроводжується шумом, а також появою мікроскопічних областей з дуже високим тиском (при зіткненні стінок бульбашок). Це призводить до руйнування поверхні твердих об'єктів.

Їх хіба що «роз'їдає». Якщо зона зниженого тиску виявляється досить великою, виникає кавітаційна каверна - порожнина, заповнена пором. Внаслідок цього нормальна робота лопатей порушується і можливий навіть повний зрив роботи насоса. Цікаво, але є приклади, коли кавітаційна каверна спеціально закладається під час розрахунку насоса. У випадках, коли уникнути кавітації неможливо, таке рішення дозволяє уникнути руйнівного впливу кавітації на робочі органи насоса. Режим, у якому спостерігається стійка кавітаційна каверна, називають «режимом суперкавітації».

2. Лопатеві насоси. Кавітація на боці всмоктування

Як правило, кавітаційна зона спостерігається поблизу зони всмоктування, де рідина зустрічається з лопатями насоса. Імовірність виникнення кавітації тим вище, -чим нижчий тиск на вході в насос; - чим вища швидкість руху робочих органів щодо рідини; - чим більш нерівномірне обтікання рідиною твердого тіла (високий кут атаки лопаті, наявність зламів, нерівностей поверхні тощо). Для попередження кавітації напір у всмоктувальному патрубку мережевого насоса повинен бути не меншим за допустимий кавітаційний запас, який наведений у технічних характеристиках насосів.

Основні технічні характеристики мережевих та підживлювальних насосів

Допустимий кавітаційний запас, м ст.ж., не менше