Кавитация. Гидравлический удар.
КАВИТАЦИЯ
При движении жидкости в суживающейся трубе в наиболее узком ее сечении скорость потока достигает наибольшего значения, а давление становиться минимальным.
Чтобы, например, изменить давление меняем диаметр в узком сечении.
Давление Р2 уменьшаясь с уменьшением сечения 2 не может обратиться в ноль. При определенном понижении давления возникающим с увеличением скорости потока, в минимальном сечении формируются зоны местного вскипания жидкости, образуются полости заполненные паром, это явления местного вскипания жидкости при понижении ее давления называют кавитация.
Если после наиболее узкого сечения, в котором происходит кавитация, следует расширение трубы, то основная масса жидкости на этом участке будет двигаться в виде свободной струи окруженной пенообразной смесью пузырьков пара и жидкости. В некоторой точки паровая зона замкнется на стенке, и поток жидкости вновь заполнит все сечение трубы.
Подобную картину распределения давления на стенку суживающейся трубы можно получить изменением противодавления на выходном участке при помощи регулирующего органа (задвижки, клапана и т.д.). При достаточно больших величинах противодавления к происходит обычное движение жидкости, то есть при наиболее узком сечении давление достигает минимального значения, а затем вновь восстанавливается. Когда противодавление становиться на столько малым, что в наиболее узком сечении наступает кавитация, при этом давление не восстанавливается, а дальнейшее понижение противодавления не приводит к уменьшению давления в узком сечении (2), а только лишь расширяет область кавитации, При противодавлении равном давлению парообразования кавитацией охвачена вся расширяющаяся часть трубы.
Кавитация возникает не только при движении жидкости в трубопроводах, но также при внешнем обтекании тел.
Появления кавитации всегда вызывает увеличение гидравлического сопротивления. Она приводит к разрушению металла и появлению сильных шумов.
Кавитационная коррозия металла обычно происходит в местах где кавитация замыкается. Разрушенная поверхность имеет губчатый вид. Разрушение металла вызвано действием мощных механических ударов пузырьков пара и жидкости, а также химического воздействия богатого кислородом пара.
В ⇒ á давления в расширяющейся трубе происходит резкое â удельных объемов, пар превращается в жидкость с резким â скорости движения, тем самым происходит формирование ус–й исчезновения кавитационной каверны сопровождающейся ударным воздействием на стенки трубопровода.
торможении потока рабочей среды в случае полного или частичного закрытия запорного органа в транспортной магистрали. Гидравлический удар сопровождается процессом распространения по трубе волн повышенного давления (импульсов сжатия), что может привести к возбуждению в трубопроводе мощных автоколебательных процессов. В большинстве практических случаев колебания рабочей среды в трубопроводах носят затухающий характер. Но в ряде случаев возможно более чем трехкратное превышение давления в сравнении с рабочим давлением. Возмущением, вызывающим максимальный эффект гидравлического удара, является скачкообразное изменение скорости рабочей среды при закрытии (открытии) регулирующей арматуры трубопровода.
Для предотвращения и ослабления гидравлических ударов, устанавливают запорные устройства, постепенно преграждающие путь движения потоку, иногда устанавливают воздушные “колпаки” или пружинные компенсаторы, воспринимающие на себя повышение давления и локализующие распределение гидравлического удара.
Вопрос № 26