Cтраница 4
При быстром перемещении подвижных частей в гидросистемах, обусловливающих значительное увеличение рабочего объема, жидкость не всегда может быстро заполнить образующийся дополнительный объем, что является причиной появления кавитации в области отрицательных давлений. Эта область заполняется парами жидкости или газом, если последний был растворен в жидкости. В первом случае возникает кавитация кипения, во втором - газовая кавитация. При газовой кавитации пузырьки выделившегося газа быстро захлопываются, при этом возникают мгновенные большие давления и высокие температуры, давление образует сферические ударные волны, которые разрушают встречающиеся на их пути поверхности. [46]
Следует отметить, что давление в торцовом зазоре распределителя во время работы может превышать давления на границах зазора. При расширяющемся зазоре давление в нем обычно ниже давления на его границах и может достигать значения вакуума. В зоне всасывания в зазоре может образоваться глубокий вакуум - 400 мм рпг. В результате возникает местная газовая кавитация, сопровождающаяся снижением несущей способности пленки и ее разрывом, что, в свою очередь, сопровождается повышенным износом скользящей пары и схватыванием материала. [47]
В потоке жидкости, как правило, содержится некоторое количество газа, мельчайшие пузырьки которого имеют радиус - - - 10 - 9 м и невидимы для невооруженного глаза. Эти пузырьки воздуха - нуклеоны ( зародыши) - переносятся потоком жидкости и, попадая в область более низкого давления, начинают расти. Через поверхность пузырька происходит диффузия газа: внутрь пузырька или из него в зависимости от концентрации газа в пузырьке и окружающей его жидкости. Это явление называется газовой кавитацией. Практически всегда наблюдается парогазовая кавитация. [48]
Исследования значения необходимого давления на входе в насос ( см. § 2.3) показывают, что расчеты для паровой кавитации совершенно не подходят для газовой. Введение различных поправок решает задачу инженерных расчетов, но не отражает физической сути явления. Акустическая модель кавитации объединяет понятия паровой и газовой кавитации, рассматривая ее как локальное возникновение в проточном тракте насоса сжимаемой среды, приводящей к запиранию каналов рабочего колеса. Вне зависимости от того - паровая или газовая кавитация возникла в насосе, она определяется сжимаемостью среды и числом Маха, равным единице. При этом понятны все моменты, которым раньше было трудно найти объяснение: это и влияние вязкости, и температуры, и свободного газа на кавитацию. Так, в работе [90] кавитацион-ные качества насоса на керосине лучше, чем на воде, при этом они улучшаются при увеличении температуры топлива. Это можно объяснить увеличением скорости звука с возрастанием температуры, но никак не размерами кавитационной зоны. Теория акустического запирания менее разработана, но лучше отражает физическую суть явления. [49]
В высоковязких холодных нефтях, мазутах, маслах содержится значительное количество нерастворенных газов. Вязкие жидкости хорошо удерживают нерастворенные газы в виде мелких пузырьков, ослабляющих кавитационную прочность жидкости и являющихся зародышами кавитации. Например, в гидросистемах, работающих на маслах нефтяного происхождения, содержится до 9 - 11 % воздуха. Кавитация в таких жидкостя-х носит в основном характер газовой кавитации, когда при pK - ps метаста-бильные свойства жидкости проявляются слабо. С ростом вязкости - масел количество нерастворенного воздуха в них возрастает. В вязких нефтях в нерастверенном состоянии наблюдается также углекислый газ, сероводород. [50]
При протекании жидкости через сужающее устройство в результате падения давления могут в некоторых случаях возникнуть условия для образования кавитации - разрывов сплошности жидкости газовыми или паровыми пузырями. Следует различать газовую и паровую кавитацию. Большинство промышленных жидкостей имеют контакт с воздухом или другим газом, и последний находится в жидкости в растворенном, а частично и в нерастворенном виде. Мелкие нерастворенные пузырьки воздуха, а также механические примеси существенно снижают прочность воды на разрыв и становятся центром образования газовой кавитации, при которой происходит переход воздуха или газа из растворенного в нерастворенное состояние по мере понижения давления жидкости при проходе ее через сужающее устройство. Если же давление падает до давления насыщенного парарн п, то возникает паровая кавитация - частичный переход жидкости в паровую фазу. Переходная зона может быть названа областью смешанной кавитации. В результате кавитации может возникнуть заметная погрешность при измерении расхода с помощью сужающих устройств. В связи с этим следует стремиться применять последние при бескавитационном режиме течения жидкости, что обеспечивается, если отношение Ар / Pi не превзойдет некоторого порогового значения. [51]
Гидравлические потери во входной части насоса в этом случае незначительно отличаются от соответствующих, потерь при перекачке холодной воды, и поэтому поправку bhv можно не учитывать. Нефти должны обладать ньютоновскими свойствами. Маловязкие нефти и нефтепродукты в процессе кавитации находятся в метастабилыюм состоянии. Кроме того, сказываются также явления газовой кавитации, обусловленные присутствием остаточных газов, создающих зародыши кавитации и влияющих на давление в кавитационных зонах. [52]
Медленный, в результате диффузии, рост пузырьков, наполненных газом или воздухом, обычно называют газовой кавитацией. Внезапное, мгновенное, расширение дает пузырьки, наполненные преимущественно паром. Этот процесс, соответственно, называют паровой кавитацией. Простейшей формой пузырька, наполненного газом, является маленький пузырек нерастворившегося воздуха. Для таких пузырьков возможно теоретическое определение критического давления, необходимого для начала как паровой, так и газовой кавитации. [53]