7.Кавитация

В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых руслах происходит явление, связанное с изменением агрегатного состояния жидкости, т.е. превращение ее в пар с выделением из жидкости растворенных в ней газов.

Рис. 4.2. Схема трубки для демонстрации кавитации

При небольшой скорости никаких видимых изменений в движении жидкости не происходит. При увеличении скорости движения жидкости в узком сечении трубки Вентури 2-2 появляется отчетливая зона с образованием пузырьков газа. Образуется область местного кипения, т.е. образование пара с выделением растворенного в воде газа. Далее при подходе жидкости к сечению 3-3 это явление исчезает.

Это явление обусловлено следующим. Известно, что при движении жидкой или газообразной среды, давление в ней падает. Причем, чем выше скорость движения среды, тем давление в ней ниже. Поэтому, при течении жидкости через местное сужение 2-2, согласно уравнению неразрывности течений, увеличивается скорость с одновременным падением давления в этом месте. Если абсолютное давление при этом достигает значения равного давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре или значения равного давлению, при котором начинается выделение из нее растворимых газов, то в данном месте потока наблюдается интенсивное парообразование (кипение) и выделение газов. Такое явление называется кавитацией.

Таким образом, кавитация - это местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке.

Кавитация в обычных случаях является нежелательным явлением, и ее не следует допускать в трубопроводах и других элементах гидросистем. Кавитация возникает в кранах, вентилях, задвижках, жиклерах и т.д.

8 Требования к жидкости для гидросистем:

1. Вязкость

2. Смазывающая способность

3. Малая способность к вспениванию

4. Малая смолистость и способность к выпадению осадков

5. Низкая упругость насыщенных паров и невысокая теп-ра кипения

6. Без кислотность

7. Чистота

8. Малая растворимость воздуха

9. Должна защищать Ме от коррозии

10. Безвредность для людей

11. Огнебезопасность

12. 

9.Методы описания движения

- Метод Лагранжа: движение жидкости задается путем движения зависимости изменения координат определ. частицы жидкости во времени. Она описывает в пространстве траекторию вдоль которой изменяется скоростьV.

Т .О. для описания движения частицы переменными являются его скорость и ускорение и широкого применения этот не получил.

-Метод Эйлера:в пространстве помечаются т.(1,2,3), через которые проходят частицы жидкости с неизменяемыми скоростями зависящими от времени t_1,t₂ ... Координаты точек не изменяются.

Скорость объемов жидкости в неизвестный момент времени в прямоугольной декартовой системе координат описывается переменными Эйлера:

10. Силы действующие в жидкости

Жидкость в гидравлике рассматривают как непрерывную среду, заполняющую пространство без промежутков. В жидкости действуют силы непрерывно распределенные по объему (массе) пли поверхности. Силы разделяют на поверхностные и объемные.

Объемные силы про­порциональны массе жидкости или, для однородной жидкости, — ее объему. К ним относятся сила тяжести и сила инерции переносного движения.

Поверхностные силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и при равномерном их распределении пропорциональны площади этой поверхности.

В общем случае поверхностная сила, действующая на пло­щадке, направлена под некоторым углом к ней, и ее можно разложить на нормальную (сила давления) и тангенциальную(сила трения) составляющие. Как массовые, так и поверх­ностные силы в гидромеханике рас­сматривают обычно в виде единич­ных сил, т.е. сил, отнесенных к соответствующим единицам.

Так как массовая сила равна произведению массы на ускорение, следовательно, единичная массовая сила численно равна соответ­ствующему ускорению. Единичная поверхностная сила, называемая напряжением по­верхностной силы, раскладывается на нормальное и касательное напряжения. Нормальное напряжение, т.е. напряжение силы давления, на­зывается гидромеханическим (в случае покоя — гидростатическим) давлением, или просто давлением, и обозначается буквой р.

Если сила давления F равномерно распределена по площадке S, то гидромеханическое давление определяют по формуле

p=F/S. В общем случае гидромеханическое давление в данной точке равно пределу, к которому стремится отношение силы давления к пло­щади S, при уменьшении S до нуля

p=limF/S. 1Па=1Н/м² 1ат=1кгс/см² 1бар=10⁵Па=1,02 ат

Касательное напряжение в жидкости, т. е. напряжение трения, обозначается буквой  и выражается :=limT/S