Кавитация в гидравлических машинах

Характерными видами (рис. 5-5) кавитации в гидравлических машинах являются а — профильная, возникающая при обтекании лопастей в области наиболее низкого давления б — щелевая при протекании жидкости с большим перепадом давления через зазоры, например между лопастями рабочего колеса и камерой, и в — местная, вызываемая обтеканием неровностей, отдельных уступов, ребер и др., например головок болтов. [c.106]

Общие положения. В насосах, как и в других гидравлических машинах, при некоторых условиях их работы возможно возникновение кавитации. При кавитации происходит разрушение материала лопастей рабочего колеса и корпуса насоса, а также уменьшение подачи, напора и к. п. д. При интенсивном проявлении кавитации наступает полный срыв работы насоса. [c.377]

Определим зависимость предельного размера устойчивого пузырька в чистой воде от давления (меньшего давления насыщения) при температурах 37,8 и 104,5° С. Подобные зависимости представляют интерес для исследования кавитации в гидравлических машинах и в других случаях, когда при уменьшении давления образуются пузырьки. При решении задачи допустим, что между пузырьком и его окружением наблюдается локальное равновесие и что поверхностное натяжение является функцией только температуры и не зависит от радиуса пузырька. Далее примем, что рассматриваемый процесс протекает в изобарно-изотермических условиях. [c.231]

Кавитация — явление местного парообразования, возникающее в движущейся с большой скоростью по поверхности твердого тела жидкости и обусловливаемое падением давления в жидкости до давления, соответствующего в практических условиях давлению парообразования. Кавитационные явления в гидравлических машинах сопровождаются возникновением ударов, вызывающих появление больших давлений в жидкости, механически разрушающих материал обтекаемого тела в области кавитации и приводящих к снижению к.п.д. Кроме того, вследствие кавитации в гидравлических машинах появляются опасные вибрации. [c.210]

За последнее десятилетие ни один из вопросов, связанных с проектированием и эксплуатацией гидравлических машин, не рассматривался в технической литературе так подробно, как вопрос о кавитации. Это объясняется применением все более высоких значений коэффициента быстроходности как в гидравлических турбинах, так и в центробежных насосах, с чем связано увеличение опасности появления кавитации. [c.226]

Кавитация может появиться как в неподвижных, так и на движущихся частях гидравлической машины (например, на лопатках колеса центробежного насоса). [c.227]

Такое понятие противоречит теории и результатам опытов,, произведенных для изучения разрушения металлов при кавитации в гидравлических машинах, о которых сообщается в ряде работ, цитируемых в данной главе. [c.239]

Рассмотрим движение жидкости в проточной части гидравлической машины, когда исключена возможность возникновения кавитации [65]. В этом случае величина абсолютного давления в области движения жидкости не сказывается на динамике потока, что следует из уравнения (2. 150), и выбор в качестве масштаба абсолютного давления Р для величины динамической составляющей давления нецелесообразен. Примем в этом случае в качестве масштаба для динамического давления величину [c.71]

Л о м а к и н А, А, Условия подобия при исследованиях процессов кавитации на моделях гидравлических машин. — Гидромашиностроение. М.—Л., Машгиз, 1961, с. 7-28 (Труды ЛПИ, № 215). [c.360]

КАВИТАЦИЯ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИНАХ [c.7]

Качественное изменение структуры потока, вызванное кавитацией, несомненно приводит к изменению режима работы данной гидравлической машины или системы. [c.10]

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ КАВИТАЦИИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИНАХ [c.19]

При выводе уравнения (85) предполагалось, что инерция или другие зависящие от времени факторы не влияют на рост пузырьков. Следовательно, уравнение действительно только для случая установившихся режимов или для квазистатических условий. В то же время при кавитации, имеющей место в гидравлических машинах и системах, пониженное давление действует на пузырек только короткое время, в течение которого он проходит зону кавитации. [c.52]

Иными словами, критическое давление, при котором начинается паровая кавитация, будет одним и тем же, как при кавитации, вызванной ультразвуком, так и при кавитации, имеющей место в элементах проточной части гидравлических машин или систем. [c.60]

Таким образом важнейшей проблемой, стоящей перед исследователем, изучающим кавитацию на малых моделях, является выбор линейного масштаба и масштаба скоростей. Эта проблема носит общий характер и включает в себя ряд интересных вопросов. Первый вопрос, с которым сразу сталкиваются при изучении гидравлических машин, или, в более общем виде, течения под давлением,заключается в том, могут или нет линейный масштаб и масштаб скоростей (напоров) выбираться независимо друг от друга. Второй вопрос касается определения минимально-допустимых размеров моделей. [c.206]

Следовательно, перед выбором законов подобия, используемых в эксперименте, полезно повторить смысл причин для проведения эксперимента и его цели. При кавитационных иснытаниях моделей гидравлических турбин и насосов основной задачей является определение пределов бескавитационной работы. Ухудшение условий в потоке ниже предела, при котором возникает кавитация, всегда приводит к явлениям, которые чрезвычайно быстро становятся катастрофическими с точки зрения эффективности работы машины уменьшение мощности и к. п. д., сильная вибрация, разрушение вращающихся и неподвижных частей. Кроме того, необходимо признать, что пределы бескавитационной работы не могут быть определены заранее с большой степенью точности. Все это привело к тому, что проектировщики и строители гидравлических машин, равно как и эксплуатационный персонал, стараются, если это возможно, избежать появления кавитации в машине. В связи с этим модельные [c.207]

Кавитация в данной точке начнется, когда Яд = Н р. Так как распределение давления внутри гидравлической машины практически неизвестно, то высота точки г, в которой кавитация начнется, 1е может быть определена заранее. [c.208]

На начало кавитации оказывает влияние не только осредненная по времени величина местного давления, но также имеющиеся колебания вокруг этой осредненной величины (см. раздел 10). Причиной такого рода пульсации может быть местная турбулентность. Это явление не может быть смоделировано. И в данном случае ограничиваются обычно тем, что опыты проводят при наибольшем из возможных значений числа Рейнольдса. Кроме того, пульсация давления может быть следствием турбулентности гораздо большего масштаба, чем местная. Такого рода турбулентность имеет место в диффузорных выходах насосов, отсасывающих трубах гидравлических турбин или на поверхностях вращающихся и неподвижных лопастей рабочего колеса при неустановившихся режимах работы. Эта турбулентность оказывает влияние на характер распределения давления во всех элементах проточной части гидравлической машины. Моделирование такого рода пульсаций давления чрезвычайно затруднительно. Это вызывает необходимость точного геометрического моделирования не только всасывающих трубопроводов насосов и отсасывающих труб гидравлических турбин, но и подводящих и отводящих устройств. [c.213]

Что касается моделирования кавитационных разрушений ограждающих или направляющих поток поверхностей, то в настоящее время это представляется практически невозможным. Исследования, проводившиеся в этом направлении, показали, что абсолютное значение скорости имеет бесспорное значение и некоторые авторы поясняют, что для этих исследований необходимо использовать на модели скорости натуры. Очевидно, что это делает невозможным точное воспроизведение полей давления и кавитационных зон. Таким образом, модельные исследования кавитации в гидравлических машинах, как правило, не могут дать нам материал об интенсивности кавитационной эрозии, они только могут показать области, которые вероятнее всего будут подвергнуты действию кавитации и которые, следовательно, нуждаются в защите. [c.215]

В силу своей экономичности наибольшее распространение в гидромашиностроении получили чугун, литая бронза, литая и толстолистовая сталь. Все эти материалы обладают весьма низкой кавитационной стойкостью. В связи с этим при изготовлении деталей гидравлических машин из этих материалов, а также при ремонте частично разрушенных деталей широко используется метод покрытия их рабочей поверхности более стойкими с точки зрения кавитации материалами. Для этой цели чаще всего используются нержавеющие стали и алюминиевые бронзы. Кроме них существует еще некоторое количество специальных сплавов, навариваемых на поверхность основного металла для защиты его от кавитационной эрозии. Часть из них указана в табл. 19. [c.246]

Чугун по сравнению со всеми другими металлами обладает наинизшей кавитационной стойкостью (см. табл. 15). Он плохо противостоит к воздействию взвешенных твердых частиц. К числу его недостатков необходимо отнести также и то, что чугун практически не сваривается, сильно затрудняет ремонт деталей гидравлических машин. Все это привело к тому, что чугун применяется, как правило, только для изготовления тех деталей, которые гарантированно не будут подвержены действию кавитации. В небольших и средних по размерам центробежных насосах такими деталями являются корпуса, спиральные отводы и различные направляющие лопатки в напорных патрубках. В отдельных случаях допускается изготовление из чугуна и рабочих колес насосов, которые работают в режимах без кавитации. [c.248]

Элементы проточной части гидравлических машин вообще и лопастных насосов в частности представляют собой сочетание направляющих поверхностей, предназначенных для управления потоком. Если кавитационная зона возникает на такой поверхности, то она изменяет ее эффективную форму и, следовательно, изменяет путь потока. Такие изменения нежелательны и сопровождаются дополнительными потерями энергии. Снижение энергетических параметров (подача, напор) и уменьшение коэффициента полезного действия являются прямым следствием возникновения кавитации в любой гидравлической машине. [c.50]

Разрушение, или, как принято говорить, захлопывание кавитационных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации. И, наконец, в подавляющем большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри. Это разрушение, являющееся одним "из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией. Механические повреждения рабочих органов гидравлических машин в результате кавитационной эрозии могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих их нормальную эксплуатацию и даже делающих ее практически невозможной. [c.50]

Карелин В. Я. Износ лопастных гидравлических машин от кавитации и на- юсов. М., Машиностроение , 1970. [c.275]

Опыт показывает, однако, что в рабочем колесе наблюдается еще добавочная потеря напора Л/г, вызываемая неравномерным распределением скорости с, во входном сечении колеса и различием относительных скоростей гю в каналах между соседними лопатками. Это обстоятельство может повлечь за собой понижение давления ниже соответствующего температуре кипения жидкости н, как следствие, ее испарение и выделение растворенных газов. Образовавшиеся пузырьки пара и газа увлекаются потоком жидкости в область более высокого давления, где они конденсируются. В освобождающийся при этом объем устремляется жидкость, создавая множество местных гидравлических ударов большой силы, приводящих к повреждению или даже разрушению Насоса. Описанное явление, называемое кавитацией, сопровождается резким шумом, треском, а иногда даже сотрясением всей машины, не говоря уже о падении производительности и гидравлического коэффициента полезного действия. [c.121]

Точка зрения на гидравлические системы и машины может быть такова, что они представляют собой сочетание направляющих поверхностей, используемых для управления потоком жидкости. Если кавитация развивается на такой поверхности, то она изменяет ее эффективную форму и, следовательно, изменяет путь потока. Практически во всех случаях такие изменения нежелательны. Если бы это было необходимо, то направляющая поверхность могла бы быть построена таким образом, чтобы она направляла поток этим путем с самого начала. [c.10]

Результаты многочисленных экспериментальных исследований указывают на появление вибрации в гидравлических системах и машинах в тех случаях, когда наличие развившейся кавитации являлось единственным изменением характеристик потока. [c.10]

При полностью развившейся кавитации наступает срыв работы данной гидравлической системы или машины. Внешние характеристики ее становятся совершенно неприемлемыми. Работа машины в условиях полностью развившейся кавитации, как правило, не поддается управлению. [c.11]

Вся сложность в пользовании коэффициентом кавитации к заключается в том, что если мы сравнительно легко можем определить его значение для простейших поверхностей, отдельных профилей и их решеток, то в случае сложных гидравлических систем, какими являются насосы и турбины, мы не можем пока получить точного подсчета величины к. Следовательно, мы не знаем, насколько свободно можно пользоваться коэффициентом к для оценки ухудшений характеристик машины, вызванных кавитацией. [c.15]

Таким образом, возникновение и последующий рост кавитационных областей в рабочем колесе насоса, а также влияние этого роста на внешние характеристики насоса является вопросом большой важности, так как, с одной стороны, эта информация должна входить в исходные данные для расчета, а, с другой стороны, кавитационные процессы, происходящие в сложных гидравлических системах, не поддаются теоретической обработке. В связи с этим до настоящего времени определение параметров, характеризующих степень развития кавитации, производится, в основном, экспериментально в лабораторных условиях с последующим пересчетом или непосредственно на натурной машине. [c.18]

Вслед за появлением таких гидравлических машин, как насосы, водяные турбины и гребные судовые винты, кавитация и ее проявления стали предметом пристального изучения. Снятие характеристик гидравлических машин, изучение физической суш,ности кавитации и теоретический анализ — вот те пути, по которым накапливаются нанш знания об этом сложном явлении. И если в теории кавитации еще очень много неясных вопросов, то в изучении ее физической сущности и особенно определении влияния ее на характеристики гидравлических машин достигнуты значительные успехи, позволяющие сделать некоторые обобщения. [c.3]

С. С. Рудневым, А. А. Ломакиным, А. Ф. Лесохнным, Г. Ф. Про-скурой и А. И. Степановым разработаны эффективные методы расчета кавитационных параметров гидравлических машин, позволяющие оцепить влияние кавитации на различных стадиях ее развития. [c.3]

В предыдущем параграфе говорилось о том, что степень развития кавитации в гидравлической машине, а следовательно, и ее характеристики зависят от величины давления на входе в рабочее колесо маишны. В случае центробежных и осевых насосов это давление во многом определяется месторасположением насоса относительно уровня свободной поверхности перекачиваемой жидкости в приемном резервуаре или, иными словами, высотой всасывания данного насоса. Однако выражение кавитационных характеристик насоса в значениях высоты всасывания очень неудобно, так как высота всасывания изменяется с изменением подачи и числа оборотов насоса, при применении насоса для перекачки различных жидкостей и т. д. В связи с этим обычно для характеристики кавитационных свойств гидромашин пользуются безразмерными параметрами кавитации. [c.13]

В связи с этим были предложены другие параметры для характеристики кавитационных условий в гидравлических машинах. Одним из них является коэффициент кавитации Тома а. Тома предположил 167], 1158], что динамическое падение давления, включая скоростной напор, на входе в рабочее колесо насоса или на выходе из рабочего колеса гидротурбины может быть выражено как часть полного напора Н, действующего на мацщну, т. е. [c.15]

Подобного рода эксперименты были проделаны в калифорнийском технологическом институте (США). Результаты этих экснери-ментов отнюдь не доказывают существования центров кавитации, подобных только что описанным, но являются довольно интересными и проливают некоторый свет на имеюзцэе место неностоянство кавитационных характеристик гидравлических машин. [c.43]

При кавитации, имеющей место в гидравлических машинах и системах, вода находится под действием низкого давления в течение времени, которое может изменяться в пределах от 1 до 100 мсек в зависимости от скорости потока и pasMepoB кавитационной зоны. В случае же ультразвуковой кавитации вода находится под действием низкого давления очень короткий промежуток времени, который повторяется периодически при частоте25/сгг /сек, продолжительность действия низкого давления менее 0,012 мсек. [c.60]

Несмотря на то, что явление кавитации во многом определяет конструктивные параметры и выбор режимов работы таких гидравлических машин, как турбины, центробежные и осевые насосы, оно до сих пор еще не изучено полностью. Это тем более справедливо для случая перекачки жидкостей, отличных от воды и жидкостей при различных температурах. Такое положение явилось, в частности, следствием того, что большинство из проводивнлихся в области кавитации исследований были посвящены изучению влияния кавитации па характеристики гидравлических машин, т. е. носили прикладной характер и не затрагивали физической сущности изучаемого явления. В связи с этим значительный интерес представляют исследования кавитационных явлений в относительно простых устройствах типа щелевых лотков и диффузоров, которые позволяют глубже понять физическую сущность этого сложного явления. За последние [c.63]

Несмотря на большое количество теоретических изысканий и экспериментальных исследований в области кавитационной эрозии, механизм разрушения деталей гидравлических машин вследствие кавитации не понят окончательно. В настояшее время наибольшее распространение и признание получила так называемая гидроме а-ническая теория кавитационной эрозии. [c.239]

Жуков В. М. Экспериментальное исследование влияния геометрии предвключенного осевого колеса на интенсивность разрушающего воздействия кавитации. — В кн. Гидравлические машины , ХГУ, 1972, вып. 6, с. 112—117. [c.422]

Сивченко И. А., Вовк Г. П. К вопросу о кавитации в насосах гидравлических систем. — Гидравлические машины и гидропривод . Киев, 1965, No I, 120—129 с. [c.329]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология