Кавитационные двигатели


Кавитация.

Явление кавитации известно в науке и технике уже больше сотни лет. Кавитация - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения данного эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом энергию ударной волны. Необходимо подчеркнуть, что кавитация в основном образуется на кромке срыва при переходе ламинарного течения жидкости, или их смесей, в турбулентное течение.

Отрицательные  свойства  кавитации.

Наличие кавитации неблагоприятно сказывается на работе гидравлических машин, насосов, кавитационных тепловых нагревателей, турбин, судовых гребных винтов, приводящих к разрушению поверхности, или так называемой кавитационной эрозии. Необходимо знать, что на плохо обтекаемых телах, обладающих острыми кромками, формирование струйного вида кавитации происходит очень быстро. Если кавитационная волна встречает на своем пути препятствие, то она создаёт шум, вызывает вибрацию и разрушает его поверхность. Необходимо обращать особое внимание действие кавитации на организм человека. Например, при ультразвуковом медицинском обследовании в тканях человека могут возникать, и расти кавитационные пузырьки. При наличии кавитации ультразвук большой интенсивности может вызвать повреждение тканей и так далее…

Полезные  свойства  кавитации.

Хотя кавитация и нежелательна во многих случаях, существуют исключения ее полезного применения. В промышленности кавитация часто используется для гомогенизирования, или смешивания, и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе, например, смеси красок или молоке. Кавитация способствует эмульгированию обычно не смешиваемых продуктов (например, мазут – вода), для интенсификации химических реакций в десятки, стерилизации обрабатываемой жидкости, для измельчения (диспергирования) до микронного уровня твердых частиц в жидкости, для гомогенизации обрабатываемого продукта, для ультразвуковой очистки устройств от вредных химических веществ на производстве и так далее. Способ приготовления грубых кормов, включающий обработку их раствором щелочи, отличающийся тем, что с целью размягчения и ускорения влагонасыщения корма, обработку его осуществляют в кавитационном режиме. Кавитация играет важную роль для уничтожения камней в почках посредством ударной волны литотрипсии. Для перемещения торпед под водой, военные используют кавитационные пузыри, которые существенно уменьшают контакт корпуса торпеды с водой и увеличивают её скорость.

Изобретения  на  полезных  свойствах  кавитации.

Смотрите гидрофизический кавитационный тепловой нагреватель Белашова. Патент Российской Федерации  № 2277678.  

Гидрофизический кавитационный тепловой нагреватель Белашова содержит корпус, устройство подачи исходного материала, устройство отвода отработанного материала, механизм торцевого уплотнения, камеру высокого и низкого давления, сужающее устройство, привод, кавитатор для перемещения жидкости или тонкодисперсных смесей и подвижное или неподвижное устройство предварительного прогревания жидких, проводящих электрический ток химических компонентов. Гидрофизический кавитационный тепловой нагреватель Белашова обладает преимуществами перед существующими устройствами тем, что имеет:

- модульную многофункциональную конструкцию,

- тепловой нагреватель имеет малые габариты и вес,

- тепловой нагреватель имеет, надёжное уплотнение,

- тепловой нагреватель имеет систему подавления шума,

- тепловой нагреватель имеет устройство передачи тепловой энергии.

Потребителям гидрофизических кавитационных нагревателей необходимо знать, что данные устройства являются пожаробезопасными, так как не имеют нагревательного элемента, но издают шум, который может быть вам не совсем приятен и полезен.

При изготовлении гидрофизического кавитационного теплового нагревателя, для автономных систем теплоснабжения малой и средней мощности, необходимо учитывать ряд специфических особенностей и множество конструктивных тонкостей. Например, нельзя изготавливать больших ответвлений линий трубопроводов от гидрофизического кавитационного теплового нагревателя, так как происходит неравномерный нагрев смеси воды и воздуха и сильный разогрев локальной области гидрофизического кавитационного теплового нагревателя, где происходит сама кавитация. Нужно изолировать вал асинхронного двигателя от гидрофизического кавитационного теплового нагревателя теплозащитной муфтой, чтобы температура от локальной части кавитатора и сужающего устройства не передавалась асинхронному двигателю и не уменьшала его к.п.д. Нужно учитывать поведение смеси воды и воздуха на всех этапах его перемещения по трубопроводу и гидрофизическому кавитационному тепловому нагревателю. Необходимо знать, из какого материала нужно изготовить лопасти кавитатора, вал кавитатора, отверстие сужающего устройства. Необходимо определить срок эксплуатации сужающего устройства, опорных, скользящих и уплотнительных элементов конструкции. Нужно определить время, через которое следует менять сужающее устройство. При изменении кромки сужающего устройства, изменяется и к.п.д. гидрофизического кавитационного теплового нагревателя. Основная передача накопленной гидравлической энергии в тепловую энергию происходит на кромке срыва между ламинарным течением жидкости при переходе её в турбулентное течение и так далее…

При исследовании альтернативных источников получения тепловой энергии были проведены научно-исследовательские работы, в результате которых, было выведено двенадцать математических формул для расчёта гидрофизического кавитационного теплового нагревателя, и открыто отношение кинематической вязкости водного потока за единицу времени = 462,127493944895187929545225... м²/с при 20°С и подтверждено, что кинематическая вязкость водного потока зависит не только от температуры, но и химического состава воды.

Для детального понимания процесса кавитации необходимо знать новые законы гидродинамики и новый закон энергии материального тела расположенного в пространстве. Закон энергии гласит, что каждое материальное тело (молекула воды или воздуха), которое будет помещено в разные среды, будет обладать разной энергией. Смотрите законы и механизмы образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной. Однако необходимо помнить, чтобы перенести любое материальное тело из одной среды в другую понадобиться работа, которая будет пропорциональна полученной энергии, выделенной из другой среды.

Математически доказано, что при правильном изготовлении гидрофизического кавитационного теплового нагревателя, с учётом потерь на трение смеси воды и воздуха в трубопроводе и учётом потерь силы струи на вихревое сопротивление смеси воды и воздуха в пограничном слое сужающего устройства, к.п.д. теплового нагревателя достигает 76%. В зависимости от количества магнитов и магнитных систем, подвижное или неподвижное устройство предварительного прогревания жидких проводящих электрический ток химических компонентов, которые называются проводниками второго рода, увеличивает к.п.д. теплового нагревателя на 6-10%.

Прогрессивное научно-техническое решение, которое направлено на применение гидрофизического кавитационного теплового нагревателя Белашова для автономных систем теплоснабжения в пожароопасных или загазованных помещениях. Нагревателей малой и средней мощности, для технических целей. В экологии, для утилизации отходов нефтепродуктов и получения из них топочного топлива и так далее…

Смотрите интеллектуальную кавитационно-реактивную торпеду с разделяющимися головными частями, которая способна двигаться по сложной траектории, с большим или малым ускорением, влево или вправо, вниз или вверх, останавливаться, производить быстрое погружение или всплытие, делать любые развороты или повороты на месте и в движении. Производить отвлекающие или дезориентирующие действия и совершать атаку подводной или надводной цели, с вертикальным и горизонтальным углом атаки, по множественным отсекам поражаемого объекта с верхней, нижней и фронтальной стороны одновременно. Патент Российской Федерации  № 2358234.  

Смотрите комментарий по роторно-поршневому вакуум-насосу Белашова.

Смотрите комментарий по новым законам и математическим формулам гидродинамики.

Смотрите комментарий по законам образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной.

Смотрите комментарий по механизмам образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной.

Смотрите комментарий для производителей и потребителей гидрофизических кавитационных тепловых нагревателей.

Смотрите математические формулы для расчёта гидрофизического кавитационного теплового нагревателя. Патент Российской Федерации  № 2277678. 

Открыты  новые  законы  электрических  и  электротехнических  явлений  Белашова.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.

2. Новый закон для определения напряжения источника электрического заряда.

3. Новый закон для определения максимальной формы сигнала переменного тока.

4. Новый закон для определения максимальной формы сигнала постоянного тока.

5. Новый закон для определения сопротивления нагрузки электрического источника.

6. Новый закон для определения силы взаимодействия двух точечных зарядов расположенных в вакууме.

7. Новый закон для определения скорости движения электрического заряда в данной точке траектории.

8. Новый закон для определения эффективных значений разнообразных форм сигнала переменного тока.

9. Новый закон для определения эффективных значений разнообразных форм сигналов постоянного тока.

10. Новый закон для определения силы электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.

11. Новый закон для определения расстояние перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.

12. Первый закон определения силы тока источника электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.

13. Второй закон определения силы тока источника электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные  публикации  новых  законов  электрических  и  электротехнических  явлений.

Смотрите научную статью о новых законах электрических и электротехнических явлений.

Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 3-10 2013 года.

Открыты  новые  законы  электрических  явлений,  основанные  на  константе  обратной  скорости  света.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.

2. Новый закон определения напряжения источника электрического заряда.

3. Новый закон определения сопротивления нагрузки электрического источника.

4. Новый закон определения коэффициента диффузии электрического заряда в проводнике.

5. Новый закон определения силы тока электрического заряда проходящего через проводник.

6. Новый закон определения скорости перемещения электрически заряженных частиц по проводнику.

7. Новый закон определения количества оборотов электронов перемещающихся по окружности проводника.

8. Новый закон определения расстояния перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.

9. Новый закон определения силы источника электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные  публикации  законов  электрических  явлений,  основанных  на  константе  обратной  скорости  света.

Смотрите научную статью о новых законах электрических явлений основанных на константе обратной скорости света.

Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 11-30 2014 года.

Смотрите научную статью объясняющую происхождение эффекта Губера по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 78. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

Смотрите научную статью объясняющую принцип работы двигателя Косырева-Мильроя по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 87. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

Смотрите научную статью доказывающую существование планетарной модели строения атома по новым законам образования планет и галактик нашей Вселенной. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 11 2015 года страница 117. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

belashov.info

Теплогенераторы. Свободная энергия. Современный "вечный" двигатель. Perpetuum Molibe. Нетрадиционная энергетика

Содержание
  • Главная
  • Наши исследования   Теплогенераторы   Мотор Ньюмана   Альтернаторы   Генератор А.В.Чернетского   Детектор гравитации   SMOT   Шлюз Бедини   Мотор Джонсона   MEG   Мотор Бедини   Мотор Адамса   ДРУГИЕ ОПЫТЫ (резюме)
  • Методы работы
  • Ваши теории, идеи...
  • Другие авторы
  • Линки
  •   Реклама:

    После выхода нашей первой заметки "Кавитационный теплогенератор" (см. ниже) об изучении его кпд, было получено наибольшее количество откликов, в основном от людей, обманутых аферистом Потаповым. Те, кто купил его детище пишут, что установка его систем ни на ватт не снизила энергопотребление от электросетей. Дело в том, что организации, которые якобы по утверждению Потапова дали положительные заключения, таковых ему НЕ ДАВАЛИ и сами эти заключения были фальсифицированы, либо в одной из таких организаций была допущена грубейшая ошибка при измерении кпд. По поводу измерения кпд см.
  • Об ошибках при измерении кпд теплогенераторов  

    Несколько лет назад нам принесли продемонстрировать кавитационный теплогенератор, сконструированный какими-то молдавскими умельцами. По их словам эта "уникальная" разработка создана на одном из оборонных заводов и запатентована в нескольких странах (хотя не знаю, как они получили патент, если в нем было заявлено что кпд>100%).

    Люди, которые его принесли, утверждали, что он потребляет всего 100 ватт (это мощность электродвигателя), а обогревает как 3 киловатный обогреватель. Итого кпд 3000%!!!! Весь секрет был, якобы, в его конструкции, которая состояла из электронасоса, улитки и трубок. Вся конструкция наполнялась водой и эл. насосом гонялась по кругу. Конструкция была в руках и мы взялись за дело, тем более что такой кпд, если он был бы в действительности, заметить было бы легко, а упустить такую машину было бы непростительно. Мы обложили всю конструкцию пенопластом для теплоизоляции, замерили с помощью мерного цилиндра количество воды, залитого в систему, и, наконец, двумя термопарами измеряли температуру этого устройства в разных частях системы. Сам агрегат включали к сети через обычный эл. счетчик и измерения количества электричества дублировали с помощью вольтметра и амперметра (и время по секундомеру). Через некоторое время работы системы до достижения определенной температуры воды либо до поглощения определенного количества эл. энергии или времени, ее выключали, выравнивали температуру и проводили расчеты. Проводили несколько измерений с разными исходными и конечными температурами. Потребленное количество энергии расчитывали по показаниям приборов и проверяли по счетчику. Выделенное количество тепла расчитывали только по воде (количество воды, ее теплоемкость и разность температур была известна). Оказалось, что во всех опытах кпд (по воде) составлял не более 70% (остальное шло на нагрев металлических деталей и двигателя). Так что, очередной вечный двигатель второго рода не состоялся.
    Добавление от 14 марта 2000 г.: Самая важная деталь измерений - поскольку, как нами было замечено в процессе экспериментов, разные части системы нагреваются по-разному, после выключения теплогенератора мы немного трясли (покачивали) агрегат для того, чтобы выровнять температуру, т.е. обеспечить одинаковую температуру по всей системе (контролировали по показаниям термодатчиков, установленных в разных частях системы) и только ЗАТЕМ проводили замеры и расчеты. Именно эту температуру воды, которая после этих манипуляций стала одинаковой во всей системе, и брали за основу!!! Как выяснилось сейчас при общении со специалистом в области кавитации, при работе такого теплогенератора наблюдается сильное "расслоение" температур (сильный разогрев в локальной области, где происходит собственно кавитация), и таким образом стенки теплогенератора в этой области могут иметь (и имеют!) гораздо более высокую температуру, чем остальная часть воды, циркулирующей в системе. При схлопывании пузырьков локальная температура за счет адиабатического нагрева газа в пузырьках может достигать 10000 градусов (см. Физическую энциклопедию)!!! И таким образом если для вычислений просто принимать эту температуру (ошибочно считая, что она одинакова во всей системе), можно получить кпд значительно больше 100%, что, возможно, и было в тестированиях различных независимых организаций если они принимали температуру воды в работающей системе одинаковой во всех точках (судя по газетным данным - о достоверности которых см. ниже). К сожалению, имеющиеся в интернете данные о тестировании таких устройств НЕ содежат каких-либо сведений о том, как проводилось это тестирование, как и где измерялась температура или теплоотдача.

    Недавно я узнал, что подобного рода теплогенераторы выпускаются чуть ли не серийно. Не знаю, что рекламируют их производители по поводу их КПД. Но единственным очевидным плюсом по сравнению с традиционными нагревателями является их безопасность, поскольку здесь нет нагревательных элементов.

    Добавление от 1 декабря 1999 г: Гуляя по просторам интернет я наткнулся на статью в газете Самарское обозрение (статья перепечатана здесь, здесь и здесь), где, в частности, говориться, что

    ... системы "ЮСМАР" появились в Кишиневе благодаря космическим разработкам, конверсии и доктору технических наук, академику Ю.Потапову. Разработанная им технология запатентована в 42 странах мира. Системы "ЮСМАР" подвергались многочисленным проверкам и тестированиям в таких солидных научно-исследовательских центрах, как ЦСКБ (г. Самара), НПО "Холод" (г. Киев), ракетно-космическая корпорация "Энергия" (г. Москва), Национальный ядерный центр (Лос-Аламос, США). В результате было установлено, что на 1 кВт потребляемой электроэнергии такая система вырабатывает почти 2 кВт тепла.
    Статья выглядит впечатляющего, конструкция напоминает ту, которую тестировали мы. Правда кпд здесь "всего" 200%. Приведены названия всех производителей. Правда автор статьи журналистка и поэтому достоверность этой информации равна НУЛЮ (можно почитать еще что пишут на заборах...). Так, пролистав справочники Российской Академии наук (Российская Академия наук. Наука, Москва, 1997 и 1994 г.), легко убедиться, что среди действительных членов и член-корреспондентов никакого Ю.Потапова НЕТ!!!!!!!!!!!!!!! Возможно, это звание ему присвоила сама журналистка, либо он академик Нью Йоркской академии наук :-))) (Для тех, кто не знает что это такое: это группа предприимчивых дельцов, успешно зарабатывающих на тщеславных гражданах и основавших для этого общественную организацию с громким названием. Стать ее членом которой может КАЖДЫЙ, заплатив членский взнос - 100$ в год. Платите деньги и можете хвастаться этим "званием" перед несведующими гражданами.) или же он академик РАЕН (что одно и тоже. Название этой частной "организации" часто вводит в заблуждение доверчивых граждан, которые наивно считают, что это Российская академия наук) или он член другой подобной "организации".
    Добавление от 15 марта 2000 г.: Нашел статью (Приложение "ТЕХНОЛОГИИ ОБОРУДОВАНИЕ МАТЕРИАЛЫ" к журналу "Экономика и производство" 12 декабрь, 1998 стр.: 45-46) Теплогенераторы: технология XXI века, из которой стал ясен его титул. Цитирую:
      В этой связи следует отметить, что еще в 1995 году "Роспатент" выдал патент N 2045715 на изобретение: "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей". Автором изобретения стал Потапов Юрий Семенович, ныне действительный член Российской академии естественных наук.
    Сокращенно РАЕН. Комментарии к этому см. выше...

    Еще пара ссылок про это теплогенератор (про сверхединичный кпд ни слова, только энергосберегающие технологии), во-первых, производитель - фирма НОТЕКА-С и, во-вторых, статья в журнале Экономика и производство. Наконец, здесь собрана вся информация про теплогенераторы, про ошибки и обман при измерении их эффективности.

  • permob.narod.ru

    Проблемы кавитации

    Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского

    Факультет переподготовки и повышения квалификации

    Кафедра № 13

    Реферат

    по дисциплине:

    Безопасная эксплуатация гидравлических систем

    на тему:

    Кавитация

    Автор:

    капитан 3 ранга

    Крупин А.А.

    Санкт-Петербург 2010 г.

    Содержание

    Введение

    1. Понятие Кавитация

    2. Обзор кавитации

    3. Трудности кавитации

    4. Достоинства кавитации

    5. Применение в биомедицине

    6. Насосы и винты

    7. Всасывающая кавитация

    8. Нагнетательная кавитация

    9. Кавитация в двигателях

    10. Сосудистые растения

    Кавитация

    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.

    Рис 1. Кавитационная зона в трубке с местным сужением

    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.

    Рис. 2. Кавитационный пузырь на торцовой поверхности вибрирующего стержня (десятикратное увеличение)

    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.

    Рис. 3. Участок разрушенной поверхности гребного винта

    Всасывающая кавитация

    Всасывающая кавитация происходит, когда работа насоса в режиме всасывания 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

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

    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.

    Список литературы

    1. Возникновение и протекание кавитации. Рой Н.А.

    2. Акустический журнал», 1957, т. 3, в. 1, с. 3; Сиротюк М.Г.

    mirznanii.com

    Кавитация в насосах жидкостных ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

    Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»

    УДК 532.528

    А. Г. Булдаков Научный руководитель - Е. М. Краева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

    КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

    Рассматриваются особенности кавитации течения в насосах жидкостных ракетных двигателей. На основе характерной кавитационной зависимости изложены процессы на входе в насос ЖРД.

    В насосах жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), кавитация возникает при давлении перед входом в него Рвх, существенно превышающем давление парообразования при данной температуре жидкости Р8. Это означает, что в области минимального давления располагается внутри проточной части насоса. Падение давления от Рвх до Р8 связанно с обтеканием лопаток (профильное разрежение) и с гидравлическими потерями на участке от входа в насос до входных кромок лопаток [1].

    Кавитация может иметь разные формы. Различают три формы кавитации в насосах ЖРД: пузырьковая, вихревая, присоединенная (струйная).

    Пузырьковая кавитация возникает при обтекании профилей с плавными обводами.

    Вихревая кавитация появляется в вихрях жидкости, например в зоне обратных токов, в концевых вихрях, образующихся на периферии лопаток (в радиальном зазоре между шнеком и корпусом).

    Присоединенная кавитация наблюдается в случае образования паровой полости, связанной с лопаткой. Для этой формы кавитации характерно наличие четкой границы раздела фаз: пара и жидкости. В шне-концентробежных насосах ЖРД применяются заостренные лопатки, поэтому в них в основном имеют место присоединенная кавитация.

    На рис. 1. представлена зависимость напора насоса от давления на входе при постоянном расходе и постоянной угловой скорости называется срывной кави-тационной характеристикой. При давлении на входе Ркав в насосе возникает кавитация.

    Уменьшение давления от Ркав до Ркр, несмотря на развитие кавитации, не приводит к уменьшению напора и КПД насоса. Эти режимы называются режимами частичной или скрытой кавитации, и для них характерно увеличение виброактивности насосов. При длительной работе насосов на режимах скрытной кавитации могут появиться эрозионные повреждения проточных каналов насосов. Работа насосов при наличии скрытной кавитации на стационарных и нестационарных режимах характерна для всех насосов ЖРД. Это связано с большими угловыми скоростями вращения роторов ТНА и низким давлениям

    в баках ракет-носителей и, соответственно, на входе в насосы.

    При проектировании насосов ЖРД рабочее давление на входе в насосы выбирается вблизи Ркр. В процессе работы двигателя входное давление может падать до величины, меньшей Ркр, в то время как для промышленных насосов это не допускается.

    Нг Щ

    к.

    V

    / н

    1

    //II

    Щ \ * 1

    г г ->

    РсРсрв Ркр Ркав Рвх

    Срывная кавитационная характеристика насоса ЖРД

    При давлении Ркр напор насоса начинает снижаться (одновременно с напором снижается КПД). Этот режим называется первым критическим. При дальнейшем снижении давления на входе и достижении давлении, равного Рсрв, напор резко падает. Этот режим развитой кавитации называется срывным, или вторым критическим. На величину Рсрв существенно влияют отклонения теплофизических свойств перекачиваемой жидкости от их номинальных значений.

    Следует выделить еще режим при давлении Р8 -суперкавитационный, или третий критический. Этот режим характерен тем, что насос работает при резко уменьшающихся значениях напоров и расхода. По своей величине Рс очень близко к Рсрв и в практических расчетах их можно принимать равными.

    Библиографическая ссылка

    1. Чебаевский В. Ф., Петров В. И. Кавитация в высокооборотных лопастных насосов. М. : Машиностроение. 1982. 192 с.

    © Булдаков А. Г., 2012

    cyberleninka.ru


    Смотрите также