Кавитация насоса что это такое

Что такое кавитация? Кавитация в насосах. Допустимое значение высоты всасывания

кавитация насоса что это такое

Кавитация: основные понятия, причины возникновения и ее следствия

Нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, заполненных паром и выделившимся из жидкости газом, называется кавитацией. Кавитация возникает в области пониженного давления, где возникают растягивающие напряжения, которые приводят к разрыву жидкости и образующие полости — каверны заполняются парами жидкости и выделившимся из нее растворенным газом.

Попадая в область высоких давлений паровые пузырьки (каверны) «захлопываются». Захлопывание каверн вызывает местный гидравлический удар, который может привести к разрушению (эрозии) стенок каналов. Действительно, давление в пузырьках остается постоянным и равным давлению упругости насыщенного пара, в то время как давление жидкости по каналу рабочего колеса повышается при течении жидкости от входа к выходу.

Попадая в область высокого давления, пузыри схлопываются под действием высокого давления. Это схлопывание сопровождается местным повышением давления в несколько тысяч атмосфер. Если оно происходит на поверхности лопаток или других элементах насоса, то с их поверхности выбиваются частицы материала, из которого они сделаны. Это явление называется эрозией.

Этот процесс можно определить по потрескивающим звукам, которые усиливаются с увеличением кавитации.

В настоящее время большинство операций кардиохирургии состоят из операции на открытом сердце, в которой сердце должно быть твердым и запыхаться. На арсенале кислородной артерии для артериальной трубки. Артериальная канюля для циркулирующей переливания крови.

Как работает экстракорпоральный оборот

Поддерживать постоянные и нормальные значения кислорода при постоянном артериальном давлении и при нормальных значениях сангвинический рН обеспечивает системную перфузию для поддержания правильного артериального давления и обеспечения защиты миокарда.

Насосы, используемые в экстракорпоральном обращении

Первичный насос для инфузии кардиоплегического раствора для вентиляционного отверстия для вентиляции.

  • Венозные пушки.
  • Венозная дренажная линия.
  • Венозный сосуд для сбора крови, определяемый как резервуар.
  • Корпус насоса.
  • Теплообменник, иначе называемый горячим холодным участком.

Насосы, которые могут использоваться, могут быть двух типов.

Возникновение и развитие кавитации в жидкости связано с наличием так называемых ядер кавитации. В технических жидкостях всегда имеются ядра кавитации. Они являются теми слабыми точками, в которых нарушается сплошность жидкости, и возникают кавитационные явления.

Наиболее вероятно, ядра кавитации представляют собой нерастворенные газовые включения, в том числе в порах и трещинах, а также микрочастицы, взвешенные в жидкости.

Центробежный насос представляет собой тип резистивного насоса, поскольку он реагирует на изменения периферического сопротивления пациента.

Центробежный насос структурирован с вертикальной схемой впуска крови, а один — горизонтально. Это означает, что существует риск возникновения гемолиза из-за травмы рвоты на жесткие части насоса, также из-за отсутствия сжатия трубки и снижения риска развития эмболии желудка. Недостатками, которые привели к увеличению использования роликовых насосов, являются.

Если в жидкости присутствуют свободные или растворенные газовые включения, то кавитация будет протекать более интенсивно, с большим шумом и вибрациями.

Кавитация приводит к трем основным отрицательным последствиям:

  1. К срыву подачи, напора, мощности и к.п.д.
  2. К эрозионному износу элементов насоса: рабочего колеса, вала и т.д.
  3. К звуковым явлениям: шуму, вибрации установки, а также к низкочастотным

    автоколебаниям давления в трубопроводах.

В насосах кавитация возникает при давлении перед входом в насос существенно превышающем давление парообразования при данной температуре жидкости. Это означает, что область минимального давления располагается внутри проточной части насоса. Падение давления внутри проточной части насоса (по сравнению с входным давлением Рвх) связано с обтеканием лопаток. При обтекании лопаток, как при обтекании любого тела, образуется область пониженного давления Рmin.

Потребность в расходомере, который регулирует и поддерживает входящий и исходящий поток крови постоянным, избегая колебаний того же. Высокая стоимость, поскольку центробежный насос является инструментом одноразовый. Возможность создания ретроградного потока для замедления или остановки насоса..

Это простые, надежные и относительно недорогие инструменты, которые создают отрицательное давление более 200 мм рт. Ст. Что позволяет напрямую измерять поток.

Роликовый насос периодически, как правило, один раз в неделю, откалиброван: операция состоит в настройке, использовании физиологического раствора, расстояниях между валами ротора и статором, чтобы избежать окклюзии или чрезмерного пространства делает движение ротора неэффективным.

Как только давление станет ниже давления насыщенного пара, то образуется кавитация. В потоке жидкости такое падение давления происходит обычно в области повышенных скоростей и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе.

Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются. Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса.

Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счёт гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются.

Вопрос, который в настоящее время обсуждается, — это то, как поток необходимо вернуть организму и его эффективность. Непрерывный поток обеспечивал бы меньший стресс в сосудах, где вновь появляется кровь, но риск явлений коагуляции увеличился; импульсный поток должен быть предпочтительным, поскольку он имитирует нормальный кровоток, но напряжение, усиливающееся под вазами, где происходит повторная инъекция крови, увеличивается.

Горячая-холодная группа используется для индуцирования гипотермии на системном уровне, тем самым снижая значительную часть метаболических функций, которые связаны с использованием и увеличением потребности в кислороде и последующим катаболическим производством; Кроме того, с помощью гипотермии повышается растворимость газов в крови, что позволяет повысить эффективность работы оксигенатора; это, однако, особенно важно при восстановлении нормальной температуры тела, так как возврат к нормальной непериодической и медленной температуре может легко вызвать появление газовых эмболических явлений.

Зависимость напора насоса от давления на входе при постоянном расходе и постоянной частоте вращения называется кавитационной характеристикой. Такие характеристики снимаются на специальных стендах.

Уменьшение давления перед насосом Рвх достигается вакуумированием воздушной подушки в резервуаре. Во время испытаний насоса при постоянном значении расхода Q и постоянных числах оборотов определяют значения давлений на входе, при которых появляются кавитационные явления.

Следует иметь в виду, что у анестезирующего пациента уже есть тенденция к снижению температуры тела; это постоянно контролируется с помощью эпидермальных, ректальных и носовых глоточных термометров.

Оксигенатор выполняет функцию замещения легочной активности, таким образом обеспечивая кислород и удаляя углекислый газ. Он состоит из полупроницаемой мембраны, разделяющей две фазы: та, в которой присутствует кровь, и другая, в которой присутствуют дыхательные газы.

На протяжении многих лет развивались несколько типов оксигенаторов.

Как правило, оксигенатор состоит из 3 основных частей. Сосуд для сбора крови, который действует как резервуар.. Оксигатор вращающегося диска состоит из серии коаксиальных дисков, вращающихся таким образом, что венозная кровь распределяется на поверхности этих дисков в виде пленок для увеличения поверхности того же контакта с воздухом.

По результатам испытаний строятся кавитационные характеристики.

При давлении на входе равного Р начв насосе возникает кавитация, которая сказывается в появлении мелких пузырьков и шума от их схлопывания. Дальнейшее уменьшение давления от Рначдо Ркрит,несмотря на развитие кавитации (увеличивается количество и объем пузырьков), не приводит к изменению напора и к.п.д. насоса, но при этом могут усиливаться эрозионные и колебательные явления.

Затем считалось, что он перевернул проход двух жидкостей, поэтому кровь была сброшена и газы в кавитации с замечательной силой в плане сопротивления. Оксигенатор пузырьков состоит из колонны оксигенации, в которой одновременно выделяются венозная кровь и кислород, который превращается в пузырь.

Однако этот тип оксигенатора представляет большую опасность развития пузырьков из-за присутствия альбумина, который действует как поверхностно-активное вещество; Чтобы избежать явлений газовой эмболии, мы использовали системы обрушения, которые включали использование токсичных веществ, которые препятствуют образованию пузырьков, называемых пятнистыми веществами.

При давлении Ркрит,напор начинает снижаться (одновременно с напором снижается к.п.д. насоса). Это критический режим.

При давлении на входе насоса равного Рсрвнапор и расход резко падают. Это — срывной кавитационный режим.

На кавитационной характеристике насоса можно выделить несколько областей:

а) режим начальной кавитации (или скрытая кавитация) насоса, когда Ркрит < Рвх < Рнач,

То, что привело к тому, что пузырьковый оксигенатор больше не использовался, свидетельствовало о том, что долговременные кровоточащие вещества токсичны для организма.

Такой флюид, обычно образованный кристаллоидными растворами, такими как ацетат звона, представляет собой объем, необходимый для заполнения контура, избегая образования или воздуха внутри него и предотвращая наличие более низкой объемной массы дополнительный — между пациентом и контуром; он также должен соответствовать трем важным функциям.

б) критический режим Рсрв < Рвх < Ркр,при котором заметен излом напорной характеристики. При этом зона распространения кавитационных полостей в насосе невелика.

в) режим Pвх

Источник: https://stroysoc.ru/water-and-sewer/what-is-cavitation-cavitation-in-pumps/

Кавитация

кавитация насоса что это такое

Кавитация – это процесс образования и последующего схлопывания пузырьков в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образованием в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или пустот), которые могут содержать разреженный пар и газы, а также возникновением вспышек света (сонолюминесценция), тепловыделением и прочими физическими эффектами.

Кавитация

Вредное воздействие кавитации

Кавитация:

Кавитация (от лат. cavita — пустота) – это процесс образования и последующего схлопывания пузырьков в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образованием в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или пустот), которые могут содержать разреженный пар и газы, а также возникновением вспышек света (сонолюминесценция), тепловыделением и прочими физическими эффектами.

Явление кавитации носит локальный (местный) характер и возникает только там, где созданы причины для ее возникновения.

Причинами возникновения кавитационного эффекта, как правило, являются:

–  местное понижение давления в жидкости при увеличении ее скорости протекания, а также при ускорении и торможении движения жидкости (т.н. гидродинамическая кавитация),

– либо местное понижение давления в жидкости, которое может происходить при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (т.н. акустическая кавитация).

Кавитационные эффекты в жидкости также возникают в результате фокусировки интенсивного лазерного импульса (оптическая кавитация) или в результате воздействия высоковольтного электрического разряда (кавитация в результате электрического пробоя, эффект Юткина).

При местном понижении давления в жидкости возникают кавитационные пузырьки. Сначала пузырьки имеют малые размеры, а затем происходит их рост – расширение под действием растягивающих напряжений в жидкости и одновременное заполнение растворенным в ней газом и насыщенным паром.

 Пузырьки приобретают размеры от нескольких микрона до десятых долей миллиметра. Далее, кавитационные пузырьки, перемещаясь с потоком жидкости в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, быстро и внезапно схлопываются (т.е. взрываются), излучая при этом ударную волну, тепло и вспышки света.

Энергия схлопывания пузырьков в несколько десятков раз больше, чем энергия образования пузырька.

Ведущую роль в образовании кавитационных пузырьков играют газы, содержащиеся в жидкости и выделяющиеся внутрь образовывающихся пузырьков. Эти газы всегда содержатся в жидкости, и при местном снижении давления начинают интенсивно выделяться внутрь указанных пузырьков. Температура внутри кавитационных пузырьков может достигать нескольких сотен и тысяч градусов.

В настоящее время кавитация находит широкое применение в различных областях: тепловые гидродинамические насосы, диспергирование и эмульгирование материалов, обеззараживание жидкости, водоподготовка и пр.

Вредное воздействие кавитации:

Следует иметь в виду, что в растворённых в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, и поэтому газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем обычный атмосферный воздух.

Они окисляют многие, даже инертные материалы.

В результате под воздействием химически агрессивных газов, ударной волны, областей с высоким давлением и высокой температуры происходит эрозия материалов, соприкасающихся с жидкостью в процессе кавитации.

Именно кавитационные пузырьки вызывают разрушение гребных винтов морских и речных судов, рабочих органов насосов, гидротурбин и т. п.

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/kavitatsiya/

Что такое кавитация — противопоказания процедуры

кавитация насоса что это такое

В погоне за идеальным телом ты уже перепробовала кучу средств для похудения, но все они оказались напрасными? Если прибегать к крайней мере и ложиться на стол к хирургу не хочется, остается два варианта: придерживаться правильного питания и совмещать его со спортом, или же сделать кавитацию.

Последний способ избавиться от лишних килограммов может привести тебя к успеху быстрее и эффективнее, чем изнурительные тренировки в спортзале и поедание брокколи. Особенно, если цифра на весах весьма внушительна.

Заинтриговали? Тогда дочитай статью до конца и узнай все про кавитацию — инновационный аппаратный метод, безжалостно уничтожающий избыточный жир!

Что такое кавитация?

Кавитация представляет собой комплекс процедур, направленный на разрушение жировых клеток без боли и какой-либо операции. После кавитации на теле не остается ни следов, ни шрамов. Целлюлит уходит, и кожа разглаживается. Практически магия, не правда ли? Давай разберемся подробнее, в чем же секрет.

Кавитация (от лат. сavitas – пустота) или, как ее еще называют, безоперационная липосакция, успешно применяется российскими косметологами на протяжении нескольких лет и основана на воздействии ультразвуковой волны (30 — 40 КГц). Она и создает особые колебательные движения, активно применяющиеся для действенного и безопасного уменьшения количества жира.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как работает реле поворотов

Ультразвук образует в жировой прослойке кавитационные микропузырьки, которые делают ее мягче, что способствует вытеснению клеток, из которых состоит жировая ткань. А их содержимое выводится через печень в ходе последующего лимфодренажного массажа или прессотерапии.

Почему кавитация?

Жировая клетка имеет достаточно прочную мембранную оболочку, которую крайне сложно разрушить. Именно поэтому всевозможные обертывания, сауны и жиросжигающие крема дают малозаметный и недолговечный результат.

И без соблюдения диеты прохудившиеся жировые клетки снова «набухают» и провоцируют еще более сильный набор веса. Обычные процедуры просто не в силах справиться с прочной оболочкой жировой ткани.

Что нельзя сказать о кавитации, которая под влиянием ультразвука удачно решает проблему нежелательных жировых отложений.

Преимущества кавитации

Кавитация — популярнейшая процедура для похудения на сегодняшний день. Результат от кавитации сопоставим с липосакцией, но при этом она проводится без анестезии и хирургического вмешательства. Результата долго ждать не придется: спустя 3-4 сеанса проблемные участки тела преобразятся! Никакой реабилитации, так что ты сможешь сразу же вернуться к привычным делам.

7 плюсов кавитации:

  • Процедура не оставляет после себя гематом, рубцов и шрамов.
  • Не требуется восстановительного периода.
  • Процедура длится всего 20-30 минут, в зависимости от размера обрабатываемой площади.
  • После кавитации специалист делает специальный массаж, чтобы снять отечность.
  • Уже после первого сеанса объем жировых отложений уменьшится на 2-4 см. Кожа становится эластичной, ее цвет не меняется.
  • Два литра воды перед процедурой и физические упражнения сразу же после нее улучшат результаты от кавитации.
  • В течение последующих дней эффект похудения будет приумножаться.

7 минусов кавитации:

  • Чтобы избавиться от лишнего жира на всем теле, потребуется немало сеансов. Каждая процедура направлена на определенный участок тела, который так же требует нескольких подходов.
  • В запущенных случаях на одну зону может понадобиться не менее 12 процедур.
  • Кавитацию нужно делать не чаще чем раз в неделю, чтобы продукты распада жиров вывелись естественным путем.
  • Возможны неприятные ощущения в ходе процедуры, если у тебя высокий болевой порог.
  • Стоимость кавитации может показаться высокой. Цены варьируются от 1500 до 9000 руб. в зависимости от области воздействия.
  • Есть вероятность появления такой «побочки», как жировики (обычно образуются под коленями).
  • Кавитация окажется совершенно бесполезной, если после всех процедур ты будешь продолжать уплетать сладкое и жареную картошку на ночь. Для поддержания результата следует поддерживать здоровое питание и не превышать норму калорий в сутки. Иначе они вновь отложатся в виде жира на самых интересных местах.

Показания кавитации

Прежде чем решиться на ультразвуковую кавитацию, желательно не только взвесить все «за» и «против», но и понять, действительно ли у тебя есть показание к этой процедуре. А вот и список:

  • Выраженная «апельсиновая» корка.
  • Стойкие жировые отложения на животе, бедрах, боках, спине и других локальных проблемных местах.
  • Наличие жировиков различного происхождения.
  • Неудачно проведенная липосакция (необходимость устранить дефекты после операции).

Противопоказания кавитации

Как и все современные методики коррекции фигуры липосакция имеет ряд противопоказаний. Рекомендуется с ними ознакомиться:

  • Беременные и кормящие женщины.
  • Заболевания почек и печени, гепатит, мочекаменная болезнь.
  • Нарушения свертываемости крови.
  • Нарушения работы иммунной системы.
  • Различные повреждения на коже, язвы и раны.
  • Сахарный диабет, остеопороз.
  • Инфекционные и опухолевые заболевания.
  • Миома матки, онкология.
  • Месячные.
  • Плохое самочувствие и повышение температуры.
  • Наличие имплантатов и татуировок на обрабатываемой области.
  • Прием жаропонижающих и обезболивающих препаратов в течение 10 дней до кавитации (например, аспирин).

Как часто можно делать кавитацию?

В этом вопросе специалисты остаются солидарны: раз в 7 дней, а лучше с периодичностью раз в 10 дней. За этот период лимфатическая система успеет вывести из организма продукты распада жировых клеток, которые подвергались воздействию ультразвука.

Это положительно влияет на обменные процессы, а также исключает возникновение отеков. После прохождения курса, индивидуально установленным врачом, рекомендуется поддерживать результат один раз в полгода курсом, состоящим из 1-3 процедур.

Для предупреждения дряблости кожи кавитацию очень хорошо совмещать с другими корректирующими процедурами: радиочастотным лифтингом, мезотерапией, LPG-массажем или обертываниями.

Если же ты все-таки устала бороться с целлюлитом и решилась на терапевтический метод похудения, обязательно проконсультируйся с профессионалом. Только он сможет четко определить, нуждаешься ли ты в таком способе интенсивного похудения как кавитация.

И помни: если сама процедура не требует от тебя дополнительных усилий, то, чтобы сохранить ее результат надолго, нужно хорошенько постараться. Исключи из рациона вредные продукты, алкоголь и запишись в спортзал.

Тогда ты точно станешь обладательницей привлекательных форм, влезешь в маленькое черное платье и сможешь покорять мужские сердца своей несокрушимой стройностью!

Источник: https://boombate.com/boomagazine/kavitatsiya-sekrety-effektivnogo-pohudeniya-140114

Явление кавитации

  • Процесс
  • Вред
  • Польза
  • Применение

В мире имеется большое количество физических процессов, с которыми мы сталкиваемся ежедневно. Кавитация ее является исключением. Она в переводе с латинского обозначает пустоту.

Процесс кавитации

Кавитация происходит в жидких субстанциях, когда в них происходят местные изменения давления. Данное физическое явление представляет собой процесс образования пара в жидкости с последующим образованием конденсата из него в потоке жидкости. Для данного процесса характерно появление шума и гидравлических ударов. При понижении давления в жидкости образуются пузырьки, наполненные паром от нее. Уменьшение уровня давления в жидкой субстанции может случить в результате:

  • увеличения скорости движения жидкости,
  • прохождения через акустическую волну высокой интенсивности.

Это далеко не все причины, которые приводят к появлению кавитации. Одной из таких причин является прохождение потока жидкости через поток с высоким давлением. В результате пузырек с паром лопается и появляется ударная волна, которая влияет на остальные пузырьки жидкости.

Данное явление не происходит повсеместно. Для него необходимо создать определенные условия.

По своим физическим проявлениям кавитацию можно сравнить с процессом кипения. Они отличаются лишь тем, что в процессе кипения в жидкости давление внутри образующихся пузырьков равно давлению жидкости. При кавитации давление жидкости заметно меньше, чем в пузырьках с паром. При кавитации понижение давление происходит только в определенном месте.

Вред кавитации

Сегодня кавитацию активно используют во многих сферах человеческой жизнедеятельности. Однако не всегда ее применение является полезным и обоснованным. При кавитации в пузырьках жидкости образуются скопления газов. Они могут вызывать появление эрозии металлов.

Агрессивное действие газов и высокая температура способны за короткое время разъесть металлы разных видов. В результате такого вредного воздействия уничтожаются винты судов, приходят в негодность насосы и гидротурбины. К тому при наличии кавитации образуются неприятные шумы, которые приводят к тому.

что работа водных приборов начинает становиться менее эффективной.

Лопающиеся пузырьки жидкости приводят к тому, что в определенной области начинает повышаться давление и температура. В результате происходит ударная волна, которая провоцирует появление неприятного шума. В итоге всего этого процесса металл полностью разъедается.

При кавитации появляется высокий уровень шума, что приводит к невозможности наиболее эффективно использовать подводные лодки, которые должны быть малозаметными или вообще незаметными.

Польза кавитации

Несмотря на то, что в некоторых случаях не рекомендуется использовать кавитацию, все же есть ситуации, когда она просто необходима. В современном мире производится больше количество сверхкавитационных торпед, которые активно применяются в военных целях. Такие торпеды обладают высокой скоростью передвижения по воде. Одна из самых известных кавитационных торпед способна развить скорость до пятисот километров в час.

Кавитацию полезно использовать для проведения ультразвуковой очистки различных видов поверхностей. Звуковые волны в жидкости, которые образуются после того, как пузырьки лопаются, способны очистить поверхность любого предмета от загрязнений.

Польза кавитации заключается в том, что она подходит для очищения различных жидких субстанций. В частности этот физический процесс незаменим при очищении топлива. Благодаря кавитации в любом виде топлива значительно сокращается количество смол.

Применение кавитации

В современном мире кавитация нашла широкое применение в различных областях. Большую роль она играет в биомедицине. Она помогает бороться с проблемами с почками. Она используется для удаления камней в этой области. Уничтожение камней осуществляется при помощи ударной волны. Для процедуры используется такой вид оборудования, как литотриптор. Он работает по принципу кавитации. Он помогает разрушать камни даже без хирургической процедуры.

Кавитацию также используют стоматологи. Благодаря этому стало возможным ультразвуковое очищение зубов.

В судостроении не редко встречается использование кавитации. В насосах и винтах судов используется это явление. Оно применяется в местах, где при соприкосновении с водой вращающиеся твердые детали понижаю ее давление. В результате она начинает нагреваться и образуются пузырьки, после лопания которых появляется характерный шум.

В военной промышленности кавитация тоже нашла свое применение. Она позволяет создавать уникальные острые виды пуль и сверхбыстрые торпеды.

Источник: http://lkmprom.ru/clauses/issledovaniya/kavitatsiya-ee-polza-i-vrednye-posledstviya/

Кавитационный теплогенератор: устройство, принцип работы, виды

Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.

Устройство и принцип работы

Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление.

При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков.

За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 — 1200ºС.

При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство. За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.

Простейшая модель

Рис. 1: Принцип работы кавитационного теплогенератора

Посмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство  простейшего кавитационного теплогенератора, который  заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода.

При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается.

На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.

Идеальный теплогенератор Потапова

Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6). Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.

Виды

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

  • Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
  • Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
  • Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание.

Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора.

Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации.

Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента.

К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Антигравий в баллончиках какой лучше

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным  потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Применение

В промышленности  и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

  • Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
  • Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
  • Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

  • Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
  • Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
  • Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
  • Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

  • Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
  • Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
  • Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).\

Ктг своими руками

Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:

  • Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
  • 2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
  • Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
  • Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
  • Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
  • Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии ) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
  • Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.

Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора

Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора. Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.

Источник: https://www.asutpp.ru/kavitacionnyj-teplogenerator.html

КАВИТАЦИЯ

статьи

КАВИТАЦИЯ, образование газовых пузырьков в жидкости. Термин был введен ок. 1894 британским инженером Р.Фрудом.

Если давление в какой-либо точке жидкости становится равным давлению насыщенного пара этой жидкости, то жидкость в этом месте испаряется и образуется паровой пузырек. Примером может служить кипение воды. При нагревании воды давление ее насыщенного пара повышается.

Когда достигается температура кипения, давление пара становится равным давлению окружающей среды, и в воде появляются паровые пузырьки.

Паровые пузырьки в жидкости легче образуются при пониженном давлении. Когда же давление окружающей среды становится больше давления насыщенного пара жидкости, кавитационный пузырек с силой схлопывается. Такое схлопывание пузырьков создает шум, вызывает вибрацию и повреждения конструкций, неблагоприятно отражается на работе соответствующих машин и механизмов. Местное понижение давления в жидкости происходит при быстром относительном движении тела и жидкости.

Закон Бернулли

Согласно закону Бернулли, в жидкости без трения энергия постоянна вдоль линии тока. Это можно выразить равенством

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.

Кавитационный коэффициент

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.

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.

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. также ГИДРОЛОКАТОР; УЛЬТРАЗВУК.

Источник: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/KAVITATSIYA.html

Гидродинамическая кавитация

Гидродинамическая кавитация – принцип на котором базируется работа наших установок УСБ. Явление кавитация известно в науке и технике уже больше ста лет. Ниже рассмотрим данный физический процесс и сферы его практического применения.

Явление кавитации

Она возникает в тех участках потока, где давление понижается до некоторого критического значения. Присутствующие в жидкости пузырьки газа или пара, двигаясь с потоком жидкости и попадая в область давления меньше критического, приобретает способность к неограниченному росту.

После перехода в зону пониженного давления рост прекращается, и пузырьки начинают уменьшаться.

Если пузырьки содержат достаточно много газа, то при достижении ими минимального радиуса, они восстанавливаются и совершают несколько циклов затухающих колебаний, а если мало, то пузырек схлопывается полностью в первом цикле.

Таким образом, вблизи обтекаемого тела создается кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками. Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, тем более сильным, чем меньше газа содержит пузырек.

Если степень развития кавитации такова, что возникает и захлопывается множество пузырьков, то явление сопровождается сильным шумом со сплошным спектром от несколько сотен герц до сотен килогерц.

Спектр расширяется в область низких частот по мере увеличения максимального радиуса пузырьков.

Прочность на разрыв

Если бы жидкость была идеально однородной, а поверхность твердого тела, с которым она граничит идеально смачиваемой, то разрыв происходил бы при давлении более низком, чем давление насыщенного пара жидкости, при котором жидкость становится нестабильной.

Теоретическая прочность воды на разрыв равна 1500 кг/см. реальные жидкости менее прочны. Максимальная прочность на разрыв тщательно очищенной воды, достигнутая при растяжении воды при 10 град. составляет 260 кг/см. Обычно же разрыв наступает при давлениях насыщенного пара. Низкая прочность реальных жидкостей связана с наличием в них кавитационных зародышей — плохо смачиваемых участков твердого тела, твердых частиц, частиц заполненных газом и т.д.

Увеличение скорости потока после начала кавитации влечет за собой быстрое возрастание числа развивающихся пузырьков, вслед за этим происходит их объединение в общую кавитациверну и течение переходит в струйное.

Влияние гидродинамической кавитации на работу машин и агрегатов

Для плохо обтекаемых тел, обладающих острыми кромками, формирование струйного вида кавитации происходит очень быстро.

Наличие кавитации неблагоприятно сказывается на работе гидравлических машин, турбин, насосов, судовых гребных винтов и заставляет принимать меры к избеганию кавитации. Если это оказывается невозможным, то в некоторых случаях полезно усилить развитие кавитации, создать так называемый режим “суперкавитации”, отличающийся струйным характером обтекания и, применив специальное профилирование лопастей, обеспечить благоприятные условия работы механизмов.

Замыкание кавитационных пузырьков вблизи поверхности обтекаемого тела часто приводит к разрушению поверхности, так называемой кавитационной эрозии. Чтобы избежать захлопывания кавитационных пузырьков, надо подать в область пониженного давления какой-нибудь газ, например воздух.

Физический процесс кавитации

Близок процессу закипания жидкости. Основное различие между ними заключено в том, что при повышении относительной скорости потока относительно тела понижается давление потока до давления насыщенных паров (вакуума).

При этом жидкость вскипает, и образуются кавитационные парогазовые пузырьки микроскопических размеров. Кавитационные пузырьки, попадая в область повышенного давления, схлопываются (замыкаются, конденсируются) кумулятивными струйками в точки.

В этих точках, а их огромное количество, кумулятивные эффекты приводят к точечному повышению давлений до десятков тысяч атмосфер, с образованием точечных температур в десятки тысяч градусов по Кельвину. Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов, и как следствие к созданию волны сжатия и растяжения в жидкости с ультразвуковой частотой.

Если ударная волна встречает на своем пути препятствие, то она разрушает его поверхность. Кавитационных пузырьков довольно много и захлопывание их происходит много тысяч раз в секунду, поэтому кавитация может привести к значительным разрушениям.

Энергия схлопывающихся пузырьков расходуется на излучение ударных волн, на локальный нагрев газа, содержащегося в сжимающихся кавитационных полостях, на возбуждение сонолюминисценции, на образование свободных радикалов, а также на создание шума.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Детонация двигателя что это

Источник: https://blending.globecore.ru/gidro-cavitation/

Подробно о процессе кавитации

24 Марта 2017

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.

Источник: https://richflow.ru/text/podrobno-o-protsesse-kavitatsii/

Кавитация в центробежных насосах

Кавитация в центробежных насосах — это гидродинамическое явление, которое зависит от гидродинамических качеств рабочих органов машины и физических свойств жидкости. Кавитация в насосоах обычно начинается при падении давления до значения, равного или меньшего давления упругости насыщенного пара и сопровождается нарушением сплошности потока с образованием полостей, насыщенных паром и растворенными в жидкости газами.

Она возникает также при снижении местного давления по разным причинам динамического характера: увеличение скорости жидкости из-за увеличения частоты вращения, отрыва или сжатия потока, отклонения линий тока от их нормальных траекторий.

Кавитация в насосах может возникнуть как на движущихся, так и на неподвижных элементах проточной части.

Причины возникновения кавитации

Явление кавитации в насосах происходит следующим образом — зарождение кавитации во многих случаях начинается с образования отдельных микроскопических пузырьков на участках пограничного слоя обтекаемого тела. После достижения определенного размера эти пузырьки поступают в зону видимой кавитации.

Полости или так называемые, каверны постоянного и устойчивого типов образуются без предварительного роста пузырьков в тех случаях, когда давление окружающей среды довольно низкое или соответственно высокая скорость потока.

Явление кавитации в насосах сопровождается вскипанием жидкости и является термодинамическим процессом, определяемым свойствами жидкости: давлением, температурой, скрытой теплотой парообразования, теплоемкостью.

При вскипании жидкости в местах с минимумом давления образуются полости, заполненные паром и частично выделившимися из раствора газами. Возникшие пузырьки пара увлекаются потоком и попадают в область с более высоким давлением, где они вновь конденсируются.

Так как кипение связано с затратой тепла на парообразование, которое должно быть получено из окружающей среды путем теплообмена, то процесс вскипания происходит с некоторым запаздыванием, т.е. минимальное давление в потоке достигает значения несколько меньшего давления парообразования и вскипание жидкости происходит из перегретого состояния.

Конденсация пузырьков пара в области повышенного давления происходит также с некоторым запаздыванием в условиях относительного переохлаждения. В связи с отмеченными процессами вскипание и конденсация происходят с достаточно большой скоростью.

Частицы жидкости, заполняющие полость конденсирующегося пузырька, движутся к центру со значительными скоростями. В момент завершения конденсации частицы жидкости внезапно останавливаются, и происходит местный гидравлический удар.

При этом кинетическая энергия частиц переходит в энергию упругой деформации. Так как деформация жидкости весьма незначительна, то давление повышается на довольно большую величину.

Следом за повышением давления возникает обратная волна давления, сопровождающаяся резким падением его и, возможно, повторным вскипанием, а затем снова конденсацией.

Различают три стадии кавитации: начальную, развитую и суперкавитацию. При начальной стадии кавитационная область отсутствует. Развитая стадия отличается наличием значительных кавитационных каверн на обтекаемом теле. В условиях суперкавитации весь обтекаемый элемент находится в зоне кавитационной каверны.

Последствия кавитации в насосах

Последствия кавитации в насосах сопровождается признаками, отрицательно сказывающимися на работе насоса.

Шум и вибрация возникают при разрушении кавитационных пузырьков в зоне повышенного давления. Уровень шума зависит от размеров насоса. Кавитационный шум проявляется в виде характерного потрескивания в зоне выхода в рабочее колесо.

Снижение параметров насоса при наличии развитой кавитации по-разному сказывается для насосов с разными коэффициентами быстроходности и зависит от значения и влияния кавитационной зоны. При низкой быстроходности параметры снижаются резко. Для насосов с высоким коэффициентом быстроходности характерно постепенное снижение параметров. Если кавитационная зона занимает все сечение канала, то происходит срыв(прекращение) подачи насоса.

Кавитационное разрушение материалов (питтинг) происходит при длительной работе насоса в условиях кавитации в местах захлопывания пузырьков. Питтинг имеет место как при начальной, так и при развитой кавитации.

Эксплуатация насосов с подачей большей расчетной также иногда приводит к кавитационным повреждениям элементов рабочих колес и корпусных делатей. Считается, что кавитационное разрушение материала происходит из-за механического воздействия кавитирующего потока на материал.

Следует различать разрушение, вызванное кавитацией, коррозией и эрозией. Коррозия является следствием химического и электролитического воздействия сред на металл, а эрозия происходит в результате отрыва частиц металла твердыми телами, транспортируемыми перекачиваемой жидкостью(например, песком).

Наличие материалов, стойких против кавитационных разрушений, неизвестно. Все материалы быстрее или медленнее разрушаются. Более стойкими являются материалы, которые наряду с механической прочностью обладают химической стойкостью, как, например, бронза. Сильно подвержены кавитационному разрушению чугун и углеродистая сталь.

Наиболее кавитационно устойчивой считается нержавеющая сталь. Применение кавитационно стойких материалов может обеспечить непродолжительную работу насоса без заметного разрушения в условиях частичной кавитации. Такая возможность представляет значительные преимущества, например в условиях кратковременной перегрузки насоса.

Влияние кавитации на характеристики насоса

Кавитация в центробежных насосах сопровождается нарушением неразрывности потока в насосе и отражается на его нормальных характеристиках. Последствяи кавитации в насосах оказывают непосредственное влияние на характеристики насоса.

Начальная стадия кавитации, ограниченная небольшой областью (местная кавитация), не сказывается заметно на подаче и напоре насоса и проявляется характерным потрескиванием в области всасывания, обусловленным гидравлическими ударами. Местная кавитация в насосах может сопровождаться разрушением материала колеса или корпуса насоса.

Кавитация более развитая приводит к уменьшению подачи, напора и КПД насоса, а затем и к полному срыву его работы. На этом рисунке показано влияние кавитации на характеристики насоса, пунктиром отмечен нормальный ход характеристик без кавитации.

Кавитация является одним из основных факторов нарушающих нормальную работу насоса. К другим факторам влияющим на выдаваемую насосом характеристику относят гидравлическое сопротивление.

Источник: https://www.nektonnasos.ru/article/gidravlika/kavitaciya-v-nasosah/

Кавитационный теплогенератор своими руками чертежи устройство

Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Авто-мастер
Почему не срабатывает стартер

Закрыть