Явление кавитации.
Кавитация возникает в результате образования в движущейся жидкости областей с пониженным давлением, в которых выделяются пузырьки воздуха и паров перекачиваемой жидкости. Образовавшиеся области с пониженным давлением жидкость заполняет с большой скоростью, но, встречая на своем пути поверхность, ограничивающую поток жидкости, ударяется об нее с большой силой.
Явление кавитации заключается в том, что жидкость в этих областях действует как твердое тело и разрушает насос или трубопровод.
Кавитация вызывает механическое повреждение металла (эррозию) в местах ее появления и кавитационную коррозию (ржавление).
Интенсивное ржавление металла там, где возникает кавитация, в этих местах постоянно снимается поверхностный слой окислов металла, который предохраняет остальной металл от окисления.
Кавитация сопровождается шумом, а в отдельных случаях и вибрацией.
Возникновению кавитации способствует наличие острых кромок, шероховатости стенок peзкиe пoвopoты в трубопроводах и полостях охлаждения.
Возникновение кавитации предотвращают понижением высоты всасывания, уменьшением температуры перекачиваемой жидкости, устранением подсоса воздуха при всасывании, снижением числа и величины гидравлических сопротивлений на всасывании, устранением резких переходов и острых углов на пути перекачиваемой жидкости.
Кавитационному разрушению подвержены чугун и углеродистая сталь. Стойкими являютгся оловянистые бронзы и нержавеющая сталь. Кавитационную стойкость повышают облицовкой предохраняемых поверхностей пластмассами, резиной гальваническими покрытиями и поверхностными уплотнениями металла.
Истечение жидкости через насадки
Н
асадком
называется короткий патрубок,
присоединнный к отверстию в тонкой
стенке. Длина насадка составляет (3-4)d.
где d - диаметр выходного отверстия в, стенке.
Характер истечения через насадок отвечает условиям истечения жидкости через толстую стенку. В отличие истечения через отверстие здесь протекающая струя испытывает сопротивление по длине. Насадки применяются для увеличения пропуск4ной способности отверстия.
Рис.2-14. Схемы устройства насадков.
В технике применяются типы насадков (рис.2-I4): 1) цилиндрические внешние; 2) цилиндрические внутренние; З) конические суживающиеся; 4) конические расширяющиеся; 5) коноидальные.
Увеличение расхода жидкости при истечении через цидиндрический насадок по сравнению через отверстие объясняется возникающим при входе в насадок сжатием струи, а затем постепенным ее расширением с заполнением всего сечения насадка. Вследствие сжатия струи в насадке возникает вакуум. B результате происходит подсасывaние жидкости, тем самым увеличивается пропускная способность насадка.
Наибольшее значение вакуума определяется соотношением hвак = 0,75H (здесь Н – действующий напор)
Практически величина вакуума в сжатом сечении не превосходит 6-7 м.вод.ст., что ограничивает возможный напор перед насадком величиной 8-9 м.вод.ст. Когда действующий напор превосходит 8-9 м.вод.ст. происходят срыв вакуума и снижение пропускной способности насадка.
Внешний цилиндрический насадок имеет следующие коэффициенты, характеризующие истечение, отнесенные к расчетному выходному сечению: ε = 1,0; φ = 0,82; μ = φ = 0,82.
Конические суживающиеся насадки широко применяют в технике (в пожарных брандспойтах, в соплах гидро-мониторов и т.д.) для увеличения кинетической энергии струи.
Конически расходящиеся насадки применяются там, где требуется большой расход жидкости в потоке с малой кинетической энергии, например в отсасывающих трубах гидравлических турбин, в струйных приборах (инжекторах) и т.д.
Наибольшую пропускную способность имеют коноидальные насадки (μ = 0,95-0,97)