Eng Ru
Отправить письмо

Что такое кавитатор и зачем он нужен? Кавитатор это


Что такое кавитатор и зачем он нужен?

Производители автомобилей постоянно разрабатывают новые технологии и внедряют их в новые версии автомобилей. Одной из таких наиболее значимых проблем в современной автомобильной промышленности стала разработка технологии, способной одновременно увеличить мощность автомобиля и снизить при этом количество вредных выбросов. Российские специалисты решили этот вопрос посредством установки на транспортные средства особого устройства – кавитатора топлива. Под кавитацией подразумевается изменение структуры жидкости на некоторых участках в пар. Главной особенностью подобной технологии считается именно воздействие на жидкость высокого и низкого давления. Причем, процесс этот протекает с сохранением парообразного состояния в необходимых зонах без изменения жидкости во всем объеме.

Каковы функции кавитатора топлива?

Основные функции кавитатора топлива имеют вполне разумное теоретическое обоснование. Среди основных задач, возложенных на это устройство можно выделить следующие:

  • Обеспечение экономии топлива;
  • Повышение мощностных показателей силового агрегата;
  • Устранение проблем с несгоревшим топливом;
  • Влияние на ресурсы двигателя;
  • Сокращение количества вредных выбросов в атмосферу;
  • Легкий пуск в условиях низких температур.

Благодаря процессу кавитации, происходящему в транспортном средстве, одновременно решилось сразу множество проблемных вопросов. Поэтому отрицать тот факт, что кавитация является действительно эффективной разработкой крайне неразумно.

Увеличение топливного ресурса

Кавитатор способен увеличивать ресурс двигателя. Благодаря наличию в устройстве кавитатора специального фильтра топливная система двигателя всегда остается чистой. Соответственно силовой агрегат будет иметь больший срок службы, а также будет работать более надежно и равномерно. Кроме того, из-за кавитации в двигателе появляется меньше поломок, да и уровень КПД не снижается. Также стоит отметить, что при кавитации в выхлопную систему попадает меньшее количество несгоревшего топлива, что не может не отразится на состоянии каталитического нейтрализатора. Таким образом получается, что кавитатор спасает мотор и от стекания масла, которое во многом приводит к поломкам двигателя.

Практическое использование кавитатора

Каждая из вышеперечисленных функций кавитатора выполняется, но с рядом оговорок. Именно эти нюансы во многом противоречат самой идее покупки данного устройства. Дело в том, что компании пропагандирующие покупку и установку такого элемента во многом обманывают потенциальных покупателей.  Кавитаторы топлива для различных видов силовых установок должны устанавливаться разные. Кроме того, они устройства должны быть разными и для моторов с разными объемами. Однако даже этого не будет достаточно для выполнения всех условий, поскольку характер вождения у каждого водителя разный. Соответственно и подбираться они должны в зависимости от стиля вождения автомобилиста.

Более подробно о кавитаторе можно узнать в этом видеоролике:

Опубликовано: 26 мая 2018

automend.ru

заявленная эффективность и реальное использование на автомобиле

Кавитатор топлива: обещания маркетологов и реальное использованиеНад проблемой повышения мощности двигателя с одновременным снижением вредных выбросов бьются все конструкторы в области автомобильной промышленности. Не менее актуальным остается вопрос легкого запуска и экономичности. Российские ученые предложили свой вариант решения сразу всех этих проблем — использование кавитатора топлива.

При кавитации происходит изменение структуры жидкости таким образом, что на определенных участках она переходит в пар. Главной особенностью процесса воздействия на жидкость высоким и низким давлением является сохранение парообразного состояния в необходимых зонах без изменения жидкости по всему объему.

Заявленные возможности кавитатора топлива

Предлагаем ниже рассмотреть основные заявленные функции кавитатора топлива, а также теоретическое их обоснование.

Обеспечение экономии топлива

Заявленные возможности кавитатора топливаЗдесь важно обратить внимание на углеродные связи. Топливо с длинными цепочками молекул отличается низкими показателями горения, а его часть просто перетекает в картер двигателя, где теряет свои первоначальные характеристики. Также возможен вариант вылета в выхлопную трубу, где в процесс горения вмешивается катализатор. С помощью кавитатора удается разрушить длинные молекулярные цепочки, что гарантирует быстрое и эффективное горение полученного топлива.

Повышение мощности двигателя

Эффективность сгорания топлива неразрывно связана с мощностью. При одинаковом начальном количестве топлива большие показатели мощности окажутся там, где удастся добиться наиболее полного сжигания горючей смеси. Чем качественней происходит переработка (в данном случае сгорание), тем больший ресурс удается высвободить. Интересно, что автовладельцы могут экономить на горючем просто потому, что с топливным кавитатором для сохранения привычной динамики им потребуется значительно меньше топлива.

Влияние на ресурсы двигателя

При кавитации происходит обработка жидкости, выделяющая из ее состава тяжелые фракции. В самом кавитаторе также установлен дополнительный фильтр. В результате двойной обработки горючая смесь попадает в топливную систему значительно более чистой. Таким образом удается повысить продолжительность службы всей системы и ее КПД, исключить вероятность многих поломок.

Устранение проблем, связанные с несгоревшим топливом

Избавление от проблем из-за несгоревшего топливаПри работе кавитатора в выхлопной трубе оказывается лишь малая часть топлива, не поддавшаяся горению. В первую очередь подобная динамика положительно сказывается на каталитическом нейтрализаторе. В окружающую среду выбрасывается достаточно скромная часть токсичных соединений, при этом не имеет особого значения степень износа самого двигателя.

Масло при стекании в цилиндры разжижается, что приводит к утрате его первоначальных характеристик. С помощью кавитатора и от этой проблемы удается избавиться.

Сокращение вредных выбросов

Качественное сгорание топлива обеспечивает безопасность окружающей среды. Низкое содержание топлива в выхлопных газах не требует дополнительного использования катализаторов, а значит, не происходит образования токсичных соединений.

Легкий пуск при низких температурах

Благодаря процессу кавитации происходит особое разжижение топлива. Это необходимо для того, чтобы даже при холодном цилиндре происходило идеально точное, ровное распыление. Разрушение длинных углеродных связей гарантирует оптимальное разжижение топлива, подходящее для скорейшего сгорания. Оно происходит с учетом допустимых показателей, не влияющих на качество масла.

Использование кавитатора топлива на практике

Использование кавитатора топлива на практикеВсе вышеперечисленные функции кавитатор топлива действительно выполняет, но с рядом оговорок, которые перечеркивают на корню идею его покупки. Компании, которые продают кавитатор топлива, предлагают универсальное решение, которое, по их словам, способно работать на дизельных и бензиновых двигателях любых конфигураций. На деле же все иначе.

Кавитаторы топлива для дизельного и бензинового двигателя должны различаться. Более того, разные модели устройства должны выпускаться для моторов разного объема. Даже этого недостаточно, чтобы кавитаторы топлива помогали водителям экономить, сохранять окружающую среду и повышали мощность двигателя. Они еще должны подбираться, в зависимости от характера движения автомобиля (то есть от стиля вождения).

Создатели кавитаторов топлива приводят фантастические цифры, когда говорят об эффективности устройства, при этом они полностью лживы. Ни о какой экономии топлива в 20-30% речи не идет, и максимум правильно подобранный и разработанный кавитатор под автомобиль способен экономить около 2-3% топлива и на такой же показатель повышать динамику машины.

Использование кавитатора топлива на практике

Заявленная производителями эффективность

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что универсальных кавитаторов топлива не существует. Данное устройство не сертифицировано, его эффективность в массовом , а его покупка не оправдана.

Загрузка...

okeydrive.ru

КАВИТАЦИЯ - это... Что такое КАВИТАЦИЯ?

где p - давление, r - плотность, а v - скорость. Индексы 0, 1 и 2 относятся к любым трем точкам на данной линии тока. Из указанного равенства следует, что при увеличении скорости понижается местное давление (пропорционально квадрату скорости). Всякая частица жидкости, движущаяся по искривленной линии тока, например, огибающей профиль (рис. 1), ускоряется и претерпевает понижение местного давления. Если давление снижается до давления насыщенного пара, то возникает кавитация. Таков механизм явления кавитации на подводных крыльях, гребных винтах, лопатках турбин и лопастях насосов.

В случае жидкости, текущей по трубе, согласно закону сохранения массы (уравнению неразрывности), скорость жидкости увеличивается в местах сужения трубы, где также возможна кавитация.

Явление кавитации совершенно одинаково и для потока, обтекающего неподвижное тело, и для среды, в которой движется тело.

В обоих случаях важны лишь относительная скорость и абсолютное давление. Соотношение между давлением и скоростью, при которых происходит кавитация, дается безразмерным критерием s, который называется кавитационным коэффициентом (числом кавитации) и определяется выражением

где pv - давление насыщенного пара жидкости при данной температуре.Типы кавитации. На рис. 2 представлена кавитация на неподвижном подводном крыле, снятая в высокоскоростной гидродинамической трубе. При определенной скорости течения воды местное давление у поверхности крыла понижается до давления водяного пара. На поверхности крыла появляются кавитационные каверны. Пузыри растут, смещаясь в направлении течения. (Поскольку пузыри образуются возле поверхности крыла, они имеют полусферическую форму.) Такой тип кавитации называется нестационарной (сбегающей) пузырьковой кавитацией. Если на поверхности имеется какой-нибудь выступ, то пузыри концентрируются на нем. Такая стационарная кавитация тоже показана на рис. 2.Рис. 2. КАВИТАЦИЯ НА ПОДВОДНОМ КРЫЛЕ. Сбегающая и стационарная кавитация на крыле, установленном в высокоскоростной гидродинамической трубе. Кавитация может происходить в зоне вихрей, образующихся в местах повышенного сдвига и пониженного давления. Вихревая кавитация часто наблюдается на передней кромке подводных крыльев, на передних кромках лопастей и позади ступицы гребного винта. Возможно одновременное возникновение разных типов кавитации. На рис. 3 представлен морской гребной винт с вихревой кавитацией на передних кромках лопастей, стационарными кавитационными кавернами на поверхности лопастей и присоединенной вихревой кавитацией позади ступицы. Кавитация в жидкости, вызываемая звуковой волной, называется акустической.Рис. 3. КАВИТАЦИЯ НА ГРЕБНОМ ВИНТЕ: вихревая на кромке лопасти (справа), вихревая на ступице (слева) и пузырьковая на лопасти (посередине).Кавитация и техника. Скорость течения обычно сильно снижается у задней кромки профиля. Здесь давление становится выше давления пара. Как только условия, благоприятные для кавитации, исчезают, пузырьки тут же схлопываются. Энергия, высвобождающаяся при схлопывании пузырей, весьма значительна.Эрозия. Большая энергия, рассеиваемая при схлопывании кавитационных пузырей, может приводить к повреждению поверхностей подводных конструкций, гребных винтов, турбин, насосов и даже узлов ядерных реакторов. Масштабы такого явления, называемого гидравлической эрозией, могут быть разными - от точечной поверхностной эрозии после многих лет эксплуатации до катастрофического выхода из строя больших конструкций.Вибрация. Кавитация на гребных винтах может вызывать периодические колебания давления, действующего на корпус судна и силовые установки. Кавитационная вибрация судна создает дискомфортные условия для пассажиров и команды.КПД и скорость. Кавитация может существенно увеличивать гидродинамическое сопротивление, в результате чего снижается коэффициент полезного действия гидравлического оборудования. Чрезмерная кавитация на гребном винте может уменьшить его тягу и ограничить максимальную скорость судна; кавитация может также быть причиной снижения производительности турбины или насоса и даже срыва его работы.Шум. Некоторая часть энергии, высвобождающейся при схлопывании кавитационных пузырей, преобразуется в звуковые волны. Такой шум особенно нежелателен на военно-морских судах, поскольку повышает вероятность их обнаружения. Как правило, кавитация нежелательна (в морской и турбонасосной технике). Но в некоторых случаях ее вызывают намеренно. Примером может служить кавитационный гидромонитор. Большая энергия, высвобождающаяся при схлопывании кавитационных пузырей в водяной струе, используется для бурения (за счет эрозии) горных пород и для обработки поверхностей.Биологическое действие. При ультразвуковом медицинском обследовании в биологических тканях могут возникать и расти кавитационные пузырьки. При наличии кавитации ультразвук большой интенсивности может вызвать повреждение тканей.См. такжеГИДРОАЭРОМЕХАНИКА;ГИДРОЛОКАТОР;УЛЬТРАЗВУК.ЛИТЕРАТУРА Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М., 1974 Акуличев В.А. Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях. М., 1978 Левковский Ю.Л. Структура кавитационных течений. Л., 1978 Иванов А.Н. Гиродинамика развитых кавитационных течений. Л., 1980

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

dic.academic.ru

кавитатор - патент РФ 2516638

Изобретение относится к устройствам для генерации кавитационных явлений и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтехимической промышленности, а именно в гидродинамических теплогенераторах, системах подготовки углеводородных топлив к сжиганию, установках для очистки воды, в кавитационных технологиях, связанных с переработкой вязких нефтей, нефтепродуктов, каменноугольной смолы. В кавитаторе завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных геликоидных каналов с выходом в сопло. Каждый спиралевидный канал в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47...0,75 и с внутренним плавным сужением по длине спиралевидных каналов. Каналы одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения спиралевидных каналов. Спиралевидные каналы имеют основной внутренний выступ и дополнительные внутренние плавные выступы. Основной выступ по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида. Дополнительные выступы расположены с тупого конца геликоида. Геликоиды вместе с основным и дополнительными внутренними выступами закручены вокруг своих продольных осей спиралевидных каналов с шагом 0,9кавитатор, патент № 2516638 1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов вокруг конической поверхности. Техническим результатом изобретения является повышение кавитационного эффекта за счет увеличения скорости движения жидкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. кавитатор, патент № 2516638

Рисунки к патенту РФ 2516638

Изобретение относится к устройствам для генерации кавитационных явлений и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтехимической промышленности, а именно в гидродинамических теплогенераторах, системах подготовки углеводородных топлив к сжиганию, установках для очистки воды, в кавитационных технологиях, связанных с переработкой вязких нефтей, нефтепродуктов, каменноугольной смолы.

Известно устройство для подготовки к сжиганию обводненного мазута, в котором тела кавитации выполнены из пластин с изогнутой поверхностью в виде прямого геликоида (патент на полезную модель RU № 112984, МПК F23K 5/12, 27.01.2012).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является кавитатор, содержащий конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, обтекатель, входной и выходной патрубки (http://www.tstu.ru/r.php?r=structure.kafedra&sort=&id=3&f=eito. Статические гидродинамические кавитаторы). Недостатки известного устройства:

1. Торможение потока жидкости завихряющим пластинчатым элементом вызывает уменьшение скорости потока и снижает кавитационный эффект.

2. Невозможность достижения высокого кавитационного эффекта из-за ограничения скоростей потока жидкости, которые могут быть достигнуты в сужающем элементе в виде сопла.

Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении, которое направлено на решение задачи повышения кавитационного эффекта.

Технический результат достигается тем, что в кавитаторе, содержащем конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, выполненный в виде геликоида, обтекатель, входной и выходной патрубки, согласно заявляемому изобретению завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных геликоидных каналов с выходом в сопло, каждый спиралевидный канал в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47кавитатор, патент № 2516638 0,75 и с внутренним плавным сужением по длине спиралевидных каналов, которые одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения спиралевидных каналов, спиралевидные каналы имеют основной внутренний выступ, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, и дополнительные внутренние плавные выступы, расположенные с тупого конца геликоида, геликоиды вместе с основным и дополнительными внутренними выступами закручены вокруг своих продольных осей спиралевидных каналов с шагом 0,9кавитатор, патент № 2516638 1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов вокруг конической поверхности.

Коническая поверхность, вокруг которой закручены спиралевидные геликоидные каналы, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности.

Таким образом, технический результат достигается путем применения спиральных геликоидных сужающихся каналов двойного закручивания, движение жидкости по которым сопровождается резким увеличением скорости и возрастанием кавитационного эффекта.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан предлагаемый кавитатор, на фиг.2 - вид А на фиг.1, а на фиг.3 показан вид В на фиг.2.

Цифрами на чертежах обозначены следующие элементы: 1 - конфузор, 2 - диффузор, 3 - сопло, 4 - обтекатель, 5 - спиралевидные геликоидные каналы, 6 - основной внутренний выступ геликоидных каналов, 7 - дополнительные выступы спиралевидных геликоидных каналов, 8 - направление вращения основного вихря, 9 - направление вращения дополнительного вихря, 10 - направление винтообразной закрутки спиралевидных геликоидных каналов, 11 - входной патрубок, 12 - выходной патрубок.

Кавитатор содержит конфузор 1, диффузор 2, сопло 3, завихряющий элемент, выполненный в виде геликоида, обтекатель 4, входной 11 и выходной 12 патрубки.

Отличием предлагаемого кавитатора является то, что завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных геликоидных каналов 5 с выходом в сопло 3.

Каждый спиралевидный канал 5 в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47кавитатор, патент № 2516638 0,75 и с внутренним плавным сужением по длине спиралевидных каналов 5.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения каналов 5.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 имеют основной внутренний выступ 6, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 имеют дополнительные внутренние плавные выступы 7, расположенные с тупого конца геликоида.

Геликоиды вместе с основным внутренним 6 и дополнительными внутренними плавными 7 выступами закручены вокруг своих продольных осей спиралевидных каналов 5 с шагом 0,9кавитатор, патент № 2516638 1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов вокруг конической поверхности.

Коническая поверхность, вокруг которой закручены спиралевидные геликоидные каналы 5, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности.

Назначение и взаимодействие элементов следующее.

Конфузор 1 (см. фиг.1) служит для постепенного сужения площади общего проходного сечения потока жидкости, подаваемой в сопло 3 из входного патрубка 11.

Сопло 3 служит для формирования соосного направления движения потока жидкости относительно поперечного сечения диффузора 2.

Диффузор 2 является непосредственным элементом, в котором возникает кавитация в потоке жидкости, выходящей с высокой скоростью из сопла 3.

Кавитация - это образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости в диффузоре 2, которое происходит из-за увеличения ее скорости. Перемещаясь с потоком в область выходного патрубка 12 с более высоким давлением, кавитационная полость захлопывается, излучая при этом ударную волну с выделением теплоты.

В предлагаемом кавитаторе обтекатель 4 служит для предварительного увеличения скорости жидкости и для периферийного подвода жидкости из входного патрубка 11 к входу в спиралевидные геликоидные каналы 5, которые предназначены для разделения потока жидкости на отдельные струи и для последующего увеличения скорости движения этих струй путем двойного винтообразного закручивания.

Обтекатель 4 (см. фиг.1) в зависимости от назначения кавитатора может быть выполнен в форме круглого прямого конуса, усеченного прямого конуса, гиперболоида, параболоида. На фиг.1 обтекатель 4 показан в виде круглого прямого конуса.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 выполнены сужающимися по ходу движения жидкости и одновременно расположены винтообразно на конической поверхности (на фиг.1 прямая коническая поверхность позицией не обозначена) с направлением 10 винтообразной закрутки (см. фиг.2). Винтообразная закрутка с направлением 10 выполнена сходящейся к вершине конической поверхности (на фиг.1 ось конической поверхности позицией не обозначена). Одновременно уменьшается площадь ее проходного сечения. Поэтому в струе жидкости возникает центростремительная сила, которая увеличивает скорость движения жидкости в струе.

Количество спиралевидных геликоидных каналов 5 может быть от двух до десяти единиц в зависимости от типа жидкости, величин расхода и давления, с которыми подается жидкость насосом.

Форма геликоида спиралевидного канала 5 имеет соотношение малой и большой осей 0,47кавитатор, патент № 2516638 0,75, а основной внутренний выступ 6 (фиг.3) по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с острого конца геликоида.

Вместо конической поверхности, на которой винтообразно размещены спиралевидные геликоидные каналы 5, в зависимости от назначения кавитатора, может быть использована гиперболическая поверхность.

Шаг закрутки спиралевидных геликоидных каналов 5 по конической поверхности переменный и увеличивается по мере увеличения длины канала. Перед выходом в сопло 3 закрутка спиралевидных геликоидных каналов 5 минимальна. Число витков спиралевидных геликоидных каналов 5 вокруг конической поверхности составляет от 1,5 до 2,5 в зависимости от назначения кавитатора.

Основной внутренний выступ 6 (см. фиг.3) служит для закручивания струй в направлении 8, которое противоположно направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов 5 вокруг оси конической поверхности. Вращающийся вихрь 8 предназначен для создания области понижения давления жидкости по ходу ее продвижения по каналу 5, что позволяет увеличивать скорость потока жидкости в струе.

Дополнительные внутренние плавные выступы 7 (см. фиг.3) служат для возбуждения дополнительных вихрей 9, которые представляют собой своеобразные «жидкостные подшипники» для уменьшения трения, на которых перемещается основная струя жидкости с направлением вращения 8.

Выступы 6 и 7 вместе с острым концом геликоида (на фиг.3 острый конец позицией не обозначен) закручены винтообразно по длине геликоида.

Длина геликоида по наибольшей оси равна 0,45кавитатор, патент № 2516638 0,65 от шага винтообразной навивки выступов.

Острый конец геликоида (на фиг.3 позицией не обозначен) через 0,45кавитатор, патент № 2516638 0,65 от шага навивки располагается на месте тупого конца геликоида, то есть происходит поворот геликоида на 180°. Таким образом, шаг закрутки геликоида и внутренних выступов 6, 7 вокруг оси геликоидного канала составляет 0,9кавитатор, патент № 2516638 1,3 от наибольшей оси геликоида.

Закрутка выступов 6, 7 (на фиг.3 позицией не обозначена) противоположна направлению 10 закрутки геликоидных каналов 5 и совпадает с направлением вращения основного вихря 8. При этом, как указано выше, непосредственно геликоидный канал 5 закручен в направлении 10 по конической поверхности (на фиг.1 коническая поверхность позицией не обозначена) с числом витков от 1,5 до 2,5. Двойная закрутка приводит к тому, что на участке последнего витка в геликоидных каналах 5 струи жидкости достигают предельной скорости «по растяжению жидкости» без дополнительного повышения давления жидкости во входном патрубке 11. Целостность ее потока нарушается уже на выходе из геликоидных каналов 5 и образуются парообразные полости уже на входном участке сопла 3. Кавитационный эффект повышается только за счет двойной закрутки струй жидкости в спиралевидных геликоидных каналах 5 без дополнительного повышения давления, развиваемого насосом.

Предлагаемый кавитатор работает следующим образом. При использовании кавитатора в качестве узла гидравлического теплогенератора вода или ее смесь с растворенными в ней химическими веществами под давлением 10кавитатор, патент № 2516638 18 кг/см2 и при расходе 1кавитатор, патент № 2516638 2 м3/ч насосом подается через патрубок 11 (см. фиг.1-3) на вход спиралевидных геликоидных каналов 5. За счет обтекателя 4 достигается ускорение потока перед входом в спиралевидные геликоидные каналы 5. Двигаясь по геликоидным каналам 5, жидкость дважды закручивается: спирально за счет основных внутренних выступов 6 и винтообразно за счет навивки геликоидных каналов 5 по конусообразной поверхности.

За счет центростремительных сил и сужения площади поперечного сечения геликоидных каналов 5 происходит возрастание скорости движения потока жидкости в каналах 5. Дополнительное возрастание скорости движения потока жидкости происходит за счет уменьшения сил трения вследствие «проскальзывания» вращающейся струи с направлением 8 по дополнительному вихреобразному турбулентному слою с направлением 9.

Двойное закручивание струй в геликоидных каналах 5 осуществляется за счет спиралевидной закрутки каналов в направлении 10 и закрутки выступов 6, 7 в каналах. На выходе из геликоидных каналов 5 жидкость испытывает максимальные растяжения и образуются первичные кавитационные пузырьки.

При прохождении жидкости через сужение сопла 3, а затем при расширении в диффузоре 2 в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация.

При этом жидкость на выходе из сопла 3 и диффузоре 2 подвергается давлению ниже «напряжения растяжения», целостность ее потока нарушается и образуются парообразные полости. Давление жидкости падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной окружающей температуре, и жидкость переходит в другое состояние, образуя фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырьками.

Для воды максимальное растяжение очищенной воды при 10°С составляет 280 кг/см 2. Разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара.

После перехода жидкости в диффузоре 2 в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается и он начинает сокращаться.

Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, который по своей сути является гидравлическим ударом. В результате схлопывания кавитационных газовых пузырьков высвобождается аномальная тепловая энергия жидкости в небольших объемах с образованием ударных волн.

За счет этого образуются места повышенной температуры жидкости до 800°С, то есть происходит тепловыделение.

Чем выше давление жидкости на входе кавитатора и выше скорость жидкости на входе в сопло 3, тем мощнее кавитация и тем больше тепла образуется, тем эффективнее кавитатор.

Преобразование кинетической энергии жидкости в тепловую энергию происходит также путем трибоэффекта, который по сути является нагревом жидкости теплотой, выделяющейся при торможении потока.

Нагретая жидкость используется в тепловых генераторах для целей отопления и горячего водоснабжения, а также в производственных технологических процессах.

После передачи теплоты в нагревательных устройствах жидкость насосом подается снова в кавитатор и процесс повторяется.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит повысить кавитационный эффект.

Предлагаемый кавитатор является тепловым трансформатором, в котором энергия гидродинамического давления движущейся струи жидкости, полученная в насосе, превращается за счет кавитации в тепловую энергию. Электрическая мощность привода насоса для получения кавитационного нагрева жидкости по этой схеме должна быть соизмерима с вырабатываемой тепловой мощностью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Кавитатор, содержащий конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, обтекатель, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных каналов с выходом в сопло, каждый канал в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношение малой и большой осей 0,47кавитатор, патент № 2516638 0,75 и с внутренним плавным сужением по длине каналов, которые одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения каналов, каналы имеют основной внутренний выступ, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, и дополнительные внутренние плавные выступы, расположенные с тупого конца геликоида, геликоиды вместе с основным и дополнительными внутренними выступами закручены вокруг своих продольных осей каналов с шагом 0,9кавитатор, патент № 2516638 1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки геликоидных каналов вокруг конической поверхности.

2. Кавитатор п.1, отличающийся тем, что коническая поверхность, вокруг которой закручены геликоидные каналы, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности.

www.freepatent.ru

Кавитация - это... Что такое Кавитация?

        образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения pkp (в реальной жидкости pkp приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре). Если понижение давления происходит вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости. то К. называют гидродинамической,. а если вследствие прохождения акустических волн — акустической.

         Гидродинамическая кавитация. Поскольку в реальной жидкости всегда присутствуют мельчайшие пузырьки газа или пара, то, двигаясь с потоком и попадая в область давления р ркр, они теряют устойчивость и приобретают способность к неограниченному росту (рис. 1). После перехода в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается и он начинает сокращаться. Если пузырёк содержит достаточно много газа, то по достижении им минимального радиуса он восстанавливается и совершает нескольких циклов затухающих колебаний, а если газа мало, то пузырёк захлопывается полностью в первом периоде жизни. Т. о., вблизи обтекаемого тела (например, в трубе с местным сужением, рис. 2) создаётся довольно четко ограниченная «кавитационная зона», заполненная движущимися пузырьками.

         Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом (своего рода гидравлическим ударом (См. Гидравлический удар)) тем более сильным, чем меньше газа содержит пузырёк. Если степень развития К. такова, что в случайные моменты времени возникает и захлопывается множество пузырьков, то явление сопровождается сильным шумом со сплошным спектром от нескольких сотен гц до сотен и тысяч кгц. Если кавитационная каверна замыкается вблизи от обтекаемого тела, то многократно повторяющиеся удары приводят к разрушению (к так называемой кавитационной эрозии) поверхности обтекаемого тела (лопастей гидротурбин, гребных винтов кораблей и др. гидротехнических устройств, рис. 3 и 4).

         Если бы жидкость была идеально однородной, а поверхность твёрдого тела, с которым она граничит, идеально смачиваемой, то разрыв происходил бы при давлении, значительно более низком, чем давление насыщенного пара жидкости. Прочность на разрыв воды, вычисленная при учёте тепловых флуктуаций, равна 150 Мн/м2 (1500 кг/см2). Реальные жидкости менее прочны. Максимальное растяжение тщательно очищенной воды, достигнутое при растяжении воды при 10 °С, составляет 28 Мн/м2 (280 кг/см2). Обычно же разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них так называемых кавитационных зародышей: плохо смачиваемых участков твёрдого тела, твёрдых частиц с трещинами, заполненными газом, микроскопических газовых пузырьков, предохраняемых от растворения мономолекулярными органическими оболочками, ионных образований, возникающих под действием космических лучей.

         При данной форме обтекаемого тела К. возникает при некотором, вполне определённом для данной точки потока, значении безразмерного параметра

                  где р — гидростатическое давление набегающего потока, рн — давление насыщенного пара, ρ — плотность жидкости, υ∞— скорость жидкости на достаточном отдалении от тела. Этот параметр называют «числом кавитации», служит одним из критериев подобия при моделировании гидродинамических течений. Увеличение скорости потока после начала К. вызывает быстрое возрастание числа кавитационных пузырьков, вслед за чем происходит их объединение в общую кавитационную каверну, затем течение переходит в струйное (см. Струя). При этом течение сохраняет нестационарный характер только в области замыкания каверны. Особенно быстро струйное течение организуется в случае плохо обтекаемых тел.          Если внутрь каверны, через тело, около которого возникает К., подвести атмосферный воздух или иной газ, то размеры каверны увеличиваются. При этом установится течение, которое будет соответствовать числу кавитации, образованному уже не по насыщающему давлению водяного пара рн, а по давлению газа внутри каверны pk, т. е. , где g — ускорение силы тяжести, a d — некоторый характерный линейный размер. Так как pk может быть много больше рн, то в таких условиях возможно при малых скоростях набегающего потока получать течения, соответствующие очень низким значениям χ, т. е. глубоким степеням развития К. Так, при движении тела в воде со скоростью 6—10 м/сек можно получить его обтекание, соответствующее скоростям до 100 м/сек. Кавитационные течения, получающиеся в результате подвода газа внутрь каверны, называют искусственной К.

         Гидродинамическая К. может сопровождаться рядом физико-химических эффектов, например искрообразованием и люминесценцией. В ряде работ обнаружено влияние электрического тока и магнитного поля на К., возникающую при обтекании цилиндра в гидродинамической трубе.

         Исследование К. и борьба с ней имеют большое значение, так как К. оказывает вредное влияние на работу гидротурбин, жидкостных насосов, гребных винтов кораблей, подводных звукоизлучателей, жидкостных систем высотных самолётов и т.д., снижает коэффициент полезного действия и приводит к разрушениям. К. может быть уменьшена при увеличении гидростатического давления, например помещением устройства на достаточной глубине по отношению к свободной поверхности жидкости, а также подбором соответствующих форм элементов конструкции, при которых вредное влияние К. уменьшается. Для уменьшения эрозии лопасти рабочих колёс изготавливают из нержавеющих сталей и шлифуют.

         Экспериментальные исследования К. производятся в так называемых кавитационных трубах, представляющих собой обычные гидродинамические трубы, оборудованные системой регулирования статического давления.

         Лит.: Корнфельд М., Упругость и прочность жидкостей, М. — Л., 1951; Биркгоф Г., Сарантонелло Э., Струи, следы и каверны, пер. с англ., М., 1964: Перник А. Д., Проблемы кавитации, 2 изд., Л., 1966; Ошеровский С. Х., Кавитация в генераторах, «Энергетика и электрификация», 1970, № 1.

         А. Д. Перник.

         Акустическая кавитация. При излучении в жидкость звука с амплитудой звукового давления, превосходящей некоторую пороговую величину, во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки на так называемых кавитационных зародышах, которыми чаще всего являются газовые включения, содержащиеся в жидкости и на колеблющейся поверхности акустического излучателя. Поэтому кавитационный порог повышается по мере снижения содержания газа в жидкости, при увеличении гидростатического давления, после обжатия жидкости высоким (порядка 103кгс/см2 ≅ 102 Мн/м2) гидростатическим давлением и при охлаждении жидкости, а кроме того, при увеличении частоты звука и при сокращении продолжительности озвучивания. Порог выше для бегущей, чем для стоячей волны. Пузырьки захлопываются во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (порядка 10-6сек) импульсы давления (до 103 Мн/м2 ≅ 104кгс/см2 и более), способные разрушить даже весьма прочные материалы. Такое разрушение наблюдается на поверхности мощных акустических излучателей, работающих в жидкости. Давление при захлопывании кавитационных пузырьков повышается при снижении частоты звука и при повышении гидростатического давления; оно выше в жидкостях с малым давлением насыщенного пара. Захлопывание пузырьков сопровождается адиабатическим нагревом газа в пузырьках до температуры порядка 104 °С, чем, по-видимому, и вызывается свечение пузырьков при К. (т. н. звуколюминесценция). К. сопровождается ионизацией газа в пузырьках. Кавитационные пузырьки группируются, образуя кавитационную область сложной и изменчивой формы. Интенсивность К. удобно оценивать по разрушению тонкой алюминиевой фольги, в которой кавитирующие пузырьки пробивают отверстия. По количеству и расположению этих отверстий, возникающих за определённое время, можно судить об интенсивности К. и конфигурации кавитационной области.

         Если жидкость насыщена газом, то газ диффундирует в пузырьки и полного захлопывания их не происходит. Всплывая, такие пузырьки уносят газ и уменьшают содержание газа в жидкости. Интенсивные колебания газонаполненных пузырьков как в свободной жидкости, так и вблизи поверхности твёрдых тел создают микропотоки жидкости.

         Появление К. ограничивает возможность дальнейшего повышения интенсивности звука, излучаемого в жидкость, вследствие уменьшения её волнового сопротивления и соответствующего снижения нагрузки на излучатель (см. Импеданс акустический). Акустическая К. и связанные с ней физические явления вызывают ряд эффектов. Часть из них, например разрушение и диспергирование твёрдых тел, эмульгирование жидкостей, очистка поверхностей, деталей, обязана своим происхождением ударам при захлопывании пузырьков и микропотокам вблизи них. Другие эффекты (например, инициирование и ускорение химических реакций) связаны с ионизацией газа в пузырьках. Благодаря этим эффектам акустическая К. всё шире используется для создания новых и совершенствования известных технологических процессов. Большое число практических применений Ультразвука основано на эффекте К.

         Акустическая К. имеет большое значение в биологии и медицине. Импульсы давления, возникающие в кавитационных пузырьках, обусловливают мгновенные разрывы микроорганизмов и простейших, находящихся в водной среде, подвергаемой действию ультразвука. К. используют для выделения из животных и растительных клеток ферментов, гормонов и др. биологически активных веществ.

         Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., М., 1956; Рой Н. А., Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации, «Акустический журнал», 1957, т. 3, в. 1, с. 3; Сиротюк М. Г., Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации, в кн.: Физика и техника мощного ультразвука, т, 2, М., 1968; Ультразвук в гидрометаллургии, М., 1969.

         Н. А. Рой.

        

        Рис. 2. Кавитационная зона в трубке с местным сужением.

        

        Рис. 3. Участок разрушенной поверхности гребного винта.

        

        Рис. 1. Кавитационный пузырь на торцовой поверхности вибрирующего стержня (десятикратное увеличение).

        

        Рис. 4. Всасывающий патрубок насоса, выполненный из чугуна, со следами кавитационной эрозии.

dic.academic.ru

Статический (проточный) кавитатор | Технологии ДЭВА

Принцип действия и конструкция

Схема гидродинамического кавиатораСхема гидродинамического кавиатора: (а),  конструкция (б) и схемы  установки (в, г) смесительных элементов.Винтовые элементы на поверхности центральной трубыВинтовые элементы на поверхности центральной трубы

Эффективными элементами статических кавитаторов являются перегородки с отверстием (отверстиями). Перегородка может быть выполнена в форме диска, в котором имеются несколько каналов для прохождения жидкости (рис. 3). Каналы равномерно распределены на рабочей поверхности диска и могут иметь различную форму и различный размер.

Перегородки с каналами различной формыПерегородки с каналами различной формы

При прохождении жидкости через отверстия в диске в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация. Данные эффекты воздействуют на частицы жидкости и способствуют их интенсивному дроблению и гомогенизации, срыву пограничных слоев на частицах.

Перемешивание жидкостей может быть также достигнуто за счет создания резкого расширения или сужения канала, т. е. за счет изменения размеров и конфигураций отверстий, вызывающих изменение скорости потока рабочей среды и возникновение мощного вихреобразования.

При прохождении жидкости через сужение канала, а затем через расширение в канале, в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация. Перечисленные эффекты воздействуют на частицы жидкости и способствуют их интенсивному дроблению и гомогенизации, срыву пограничных слоев на частицах.

Поток жидкости и смешиваемые компоненты, обтекая неподвижные элементы, непрерывно разделяются на несколько потоков, увеличивая тем самым поверхность раздела компонентов и их дисперсность.

 

Форма обтекаемых или плохо обтекаемых элементов вынуждает потоки жидкостей двигаться с различными скоростями, возрастающими по мере удаления от поверхности этих элементов, что приводит к относительному движению слоев, вихреобразованию и кавитации.

При резком увеличении проходного сечения, изменении направления движения потока, его вихревом характере, возникают условия для возникновения и роста кавитационных пузырьков. При захлопывании кавитационных пузырьков они распадаются на отдельные деформированные пузырьки. Давление и температура парогазовой смеси в образовавшихся деформированных пузырьках повышены. В зоне локального понижения давления в потоке жидкости они легко расширяются и становятся новыми зародышами кавитации, менее прочными, чем постоянно имеющиеся в жидкости. Кавитационные полости, возникшие на этих зародышах, порождают новые. Внутри кавитационной области идет непрерывный процесс размножения и коагуляции кавитационных пузырьков, причем кавитационный порог несколько уменьшается, так как роль кавитационных зародышей начинают выполнять равновесные пузырьки, объем и газосодержание у которых больше, чем у зародышей кавитационных пузырьков.

Кавитационные пузырьки по ходу движения потока жидкости пульсируют и схлопываются создавая микромасштабные пульсации и выбросы кумулятивных струек, воздействуя на частицы обрабатываемой жидкости и на жидкость в целом, интенсифицируя тепло- и массообменные процессы и осуществляя деструкцию веществ.

 

Характеристики

Проточные кавитаторы изготавливаются индивидуально, в зависимости от решаемой задачи.

Пропускная способность проточных кавитаторов — от 5м3/ч до 30м3/ч.

dewa.tech

Подробно о процессе кавитации | Статьи по промышленным насосам от Richflow

24 Марта 2017

Подробно о процессе кавитации

Кавитация – это явление образования в жидкости небольших и практически пустых полостей (каверн), которые расширяются до больших размеров, а затем быстро разрушаются, производя резкий шум. Кавитация происходит в насосах, винтах, рабочих колесах (гидротурбинах) и в сосудистых тканях растений.

Обзор

Согласно определению Кристофера Бреннена: «Когда жидкость подвергается давлению ниже порогового (напряжению растяжения), тогда сплошность ее потока нарушается, и образуются парообразные полости. Это явление называется кавитацией. Когда местное давление жидкости в некоторой точке падает ниже величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной окружающей температуре, тогда жидкость переходит в другое состояние, образуя, в основном, фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырями. Возможно и другое образование кавитационных пузырей путем местной подачи энергии. Это может быть достигнуто фокусировкой интенсивного лазерного импульса (оптическая кавитация) или искрой электрического разряда».

Физический процесс кавитации точно такой же, как и процесс, происходящий во время закипания. Основное различие между ними - это изменение фазового состояния жидкости. Закипание – процесс, при котором местное давление насыщенного пара жидкости выше местного окружающего давления и присутствует достаточно энергии, чтобы изменить нормальное состояние жидкости в газообразное.

Для кавитационного явления нужна поверхность образования кавитационных "пузырей". Этой поверхностью являются нечистоты на стенках водосборника и примеси, содержащиеся в жидкости. Общепринятым является то, что водоотталкивающая (гидрофобная) поверхность стабилизирует появление небольших пузырей. Эти пузыри, появившиеся раньше, начнут неограниченно расти, когда их подвергнут пороговому давлению, названному порогом Блэйка.

Трудности

Кавитация во многих случаях нежелательна. На устройствах, например, винтах и насосах, кавитация вызывает много шума, повреждает их составные части, вызывает вибрации и снижение эффективности.

Когда разрушаются кавитационные пузыри, энергия жидкости сосредотачивается в очень небольших объемах. Тем самым, образуются места повышенной температуры и возникают ударные волны, которые являются источниками шума. Шум, создаваемый кавитацией, является особой проблемой на подводных лодках (субмаринах), так как из-за шума их могут обнаружить. При разрушении каверн освобождается много энергии, что может вызвать основные повреждения. Кавитация может разрушить практически любое вещество. Последствия, вызванные разрушением каверн, ведут к большому износу составных частей и могут значительно сократить срок службы винта и насоса

Достоинства

Хотя кавитация нежелательна во многих случаях, однако есть исключения. Например, сверхкавитационные торпеды, используемые военными, обволакиваются в большие кавитационные пузыри. Существенно уменьшая контакт с водой, эти торпеды могут передвигаться значительно быстрее, чем обыкновенные торпеды.

Кавитация может быть полезной при ультразвуковой очистке устройств. Эти устройства создают кавитацию, используя звуковые волны и разрушение кавитационных пузырей для чистки поверхности. Используемая таким образом, потребность в отчистке от вредных химических веществ может быть уменьшена во многих промышленных и коммерческих процессах, где требуется отчистка как этап производства. До сих пор подробности того, как пузыри производят отчистку, до конца не поняты.

В промышленности, кавитация часто используется для гомогенизирования, или смешивания, и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе, например, смеси красок или молоке. Многие промышленные смесители основываются на этом разработанном принципе. Обычно это достигается благодаря конструкции гидротурбин или путем пропускания смеси через кольцевидное отверстие, которое имеет узкое входное отверстие и значительно большее выходное: вынужденное уменьшение давления приводит к кавитации, поскольку жидкость стремится в сторону большего объема. Этот метод может управляться гидравлическими устройствами, которые контролируют размер входного отверстия, что позволяет регулировать процесс работы в различных средах. Внешняя сторона смесительных клапанов, по которой кавитационные пузыри перемещаются в противоположную сторону, чтобы вызвать имплозию (внутренний взрыв), подвергается огромному давлению и часто выполняется из сверхпрочных или жестких материалов, например, из нержавеющей стали, стеллита или даже поликристаллического алмаза (PCD).

Также были разработаны кавитационные водные устройства очистки, в которых граничные условия кавитации могут уничтожить загрязняющие вещества и органические молекулы. Спектральный анализ света, испускаемого в результате сонохимической реакции, показывает химические и плазменные базовые механизмы энергетической передачи. Свет, испускаемый кавитационными пузырями, называется сонолюминесценцией.

Применение в биомедицине

Кавитация играет важную роль для уничтожения камней в почках посредством ударной волны лизотрипсии (лизотриптор). В настоящее время исследованиями показано, что кавитация может быть использована для перемещения больших молекул внутрь биологических клеток (сонопорация).

Насосы и винты

Основные места возникновения кавитации - насосы, винты или границы проточных жидкостей.

Так как лопасти гидротурбины (в насосах) или лопасти гребного винта (в случае применения на суднах или подлодках) вращаются в жидкости, то возникают области низкого давления, поскольку вокруг лопастей жидкость ускоряется и следует за ними. Чем быстрее будут вращаться лопасти, тем ниже может оказаться давление вокруг них. Таким образом, достигается давление насыщенного пара, жидкость испаряется и образует небольшие пузыри газа. Это и называется кавитацией. Когда позже пузыри разрушаются, то они обычно приводят к очень сильным местным ударам волны в жидкости, которые могут сопровождаться шумами и могут даже повредить лопасти. Кавитация в насосах может быть двух видов: всасывающая и нагнетательная.

Всасывающая кавитация

Всасывающая кавитация происходит, когда работа насоса в режиме всаса происходит под низким давлением/высокое вакуумное условие, где жидкость превращается в пар внутри центробежного насоса. Этот пар переносится на нагнетательную сторону насоса, где вакуум больше не обнаруживается и снова сжимается до жидкостного состояния под влиянием нагнетательного давления. Это сжатие происходит мгновенно и оказывает влияние на лицевую поверхность гидротурбин. У гидротурбин, которые работают под воздействием условий всасывающей кавитации, обнаруживают нехватку на лицевой поверхности больших кусков материала, что ведет к преждевременному выходу из строя насосов.

Нагнетательная кавитация

Нагнетательная кавитация происходит при чрезвычайно высоком нагнетательном давлении насоса. Нагнетательная кавитация обычно появляется в насосе, который работает при отклонении на 10% от своего КПД. Высокое нагнетательное давление вызывает циркуляцию жидкости внутри насоса вместо того, чтобы выдавать нужный объемный расход. Так как жидкость циркулирует в гидротурбине, то она должна проходить через небольшой зазор между гидротурбиной и патрубком насоса при чрезвычайно высокой скорости. Эта скорость приводит к появлению вакуума, развивающегося в патрубке (аналогично тому, что происходит в трубе Вентури), который превращает жидкость в пар. Насос, который работает в таких условиях, показывает преждевременный износ лопастных гидротурбин и патрубков насоса. Кроме того, из-за условий высокого давления возможен преждевременный выход из строя механической пломбы насоса и подшипников. При граничных условиях кавитации возможна поломка вала гидротурбины. Полагают, что нагнетательная кавитация приводит к поломке шарниров.

Кавитация в двигателях

Некоторые большие по размеру дизельные двигатели страдают от кавитации из-за высокого сжатия и малогабаритных стенок цилиндра. В результате на стенках цилиндра делают специальные дыры, которые позволяют охлажденной жидкости попадать в цилиндр. Предотвратить нежелательные явления возможно при помощи химических добавок в охлаждаемую жидкость, которая образует защитный слой на стенках цилиндра. Этот слой будет подвержен той же кавитации, но он может самостоятельно восстанавливаться.

Сосудистые растения

Кавитация происходит в ксилемных сосудистых растениях, когда водный потенциал становится таким большим, что растворившийся в воде воздух расширяется, чтобы заполнить клетки растения, или элементы сосудов, капилляры. Обычно растения способны исправить кавитационную ксилему, например, при помощи корневого давления, но для других растений, таких как виноградники, кавитация часто приводит к гибели. В некоторых деревьях ясно слышен кавитационный шум. Осенью температурное понижение увеличивает образование воздушных пузырей в капиллярах некоторых видов растений, что вызывает опадание листьев.

richflow.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта