Кавитаторы конструкция: Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

Содержание

Астраханские инженеры предложили новый способ обеззараживания речной воды

Технология, которую предложили разработчики, основана на кавитации, процессе, когда в разгоняемой до сверхвысоких скоростей воде происходят микровзрывы — тем самым уничтожается большая часть бактерий.

Идея создания водоочистной установки родилась восемь лет назад у трех друзей-инженеров: Леонида Славина, Александра Щучкина и Василия Куприянова. Тогда они вместе разрабатывали модель проточного гидродинамического кавитатора для повышения качества топлива.

— Проблема чистой воды в регионе стоит очень остро, особенно в отдаленных селах, куда тянуть центральный водопровод долго и дорого, — рассказал Леонид Славин. — Люди просто качают из ближайшей реки техническую воду. И мы решили использовать нашу модель кавитатора для обеззараживания и очистки воды.

Кавитатор — это устройство, которое, пропуская различные виды жидкости, создает резкий перепад давления, что позволяет при микровзрывах измельчать на молекулярном уровне все примеси, уничтожать бактерии и обеспечивать идеальное перемешивание.

— Мы разработали модель проточного гидродинамического кавитатора именно для очищения воды, — рассказал Славин.

Свою технологию исследователи опробовали в бассейне с осетровыми на рыбозаводе в селе Икряном. Воду, насыщенную микроорганизмами, пропустили через кавитатор. Но выяснилось, что уничтожились не все бактерии, а 90 процентов. Поэтому изобретатели установили второй модуль, в котором разместили электроды. Налили туда воды, добавили обычную поваренную соль и запустили процесс электролиза. Образовавшиеся в результате окислители подаются на вход кавитатора, в результате чего, кроме полного обеззараживания воды, происходит окисление содержащихся в ней примесей, включая металлы и органику. Они перешли в нерастворимое состояние и в таком виде вывелись из воды через третий модуль, фильтрующий аппарат.

— Получилась компактная водоочистная установка, способная переработать до 1,5 тысячи кубометров воды в сутки, что вполне подходит для села или небольшого городского микрорайона, — отметил Леонид Славин. — А если поставить несколько таких установок, то можно довести производительность до 10 000 кубометров в сутки, что уже достаточно для небольшого городка или районного центра.

Астраханцы оформили патент и подали заявку в «Сколково», попав затем в число резидентов фонда. На свои дальнейшие исследования они получили мини-грант.

Наталья Коротченко

Источник: «Российская газета»

Новотех-ЭКО :: Ультразвуковой кавитатор

Ультразвуковой кавитатор предназначен для изучения влияния ультразвукового поля высокой интенсивности на проточную воду и др. жидкости. Возможно использование кавитатора и в стационарном режиме. Нами кавитатор был спроектирован для изучения вляния ультразвука высокой интенсивности на процесс обеззараживания сточной воды. Такие исследования проводятся нами совместно с ФГБОУ ВО «Волжская государственная академия водного транспорта».

Камера кавитатора представляет собой коробчатую конструкцию из нержавеющей стали.

Камера кавитатора состоит из корпуса и съемной крышки. В боковую стенку и дно корпуса встроены ультразвуковые пьезокерамические фокусирующие излучатели. Контактные пластины ультразвуковых излучателей закрыты защитными колпачками. Ультразвуковые излучатели имеют акустическую развязку с камерой кавитатора. Так же на стенке корпуса располагаются патрубки для подвода и отвода обработанной жидкости из камеры кавитатора и смотровые окна для наблюдения за процессами, происходящими внутри камеры кавитатора во время проведения эксперимента.

Шкаф управления выполнен отдельным узлом и соединен с камерой кавитатора кабелем. В шкафу управления расположен ультразвуковой генератор, управляющий работой ультразвуковых излучателей, а так же органы управления кавитатором и контроля технологических параметров во время его работы.

На панель управления выводиться следующая информация о работе кавитатора:

— световая сигнализация контроля сети;

— световая сигнализация контроля работы ультразвука;

Длина соединительного кабеля – 3 метра.

Наименование Кол-во
излучателей, шт.
Потр. мощность, кВт PDF
Кавитатор 100 1 0,1 pdf
Кавитатор 200 2
0,2
Кавитатор 300 3 0,3 pdf
Кавитатор 400 4 0,4
Кавитатор 500 5 0,5
Параметр Ед. изм Значение
Кавитатор 100 (200) Кавитатор 500 (400, 300)
Тип ультразвукового излучателя Пьезокерамический, фокусирующий
Мощность одного излучателя Вт 100
Количество излучателей 1
шт.
1 (2) 5 (4, 3)
Рабочее давление в камере кавитатора, не более бар 7
Объем камеры кавитатора л 1 1,4
Диаметр входного и выходного патрубков камеры кавитатора 2 дюйм G 1
Потребляемая мощность 3 кВт 0,1 (0,2) 0,5 (0,4, 0,3)
Напряжение питания В 220
Частота питающего напряжения Гц 50
Габаритные размеры камеры кавитатора с подставкой мм 270×158×350 370×370×390
Габаритные размеры шкафа управления мм 395×310×220
Масса камеры кавитатора с подставкой кг 5 (6) 10 (8, 7)
Масса шкафа управления кг 7

1 В скобках указано количество излучателей в других модификациях

2 Определяется заказчиком. Указано базовое значение

3 В скобках указаны мощности в других модификациях соответственно

Кавитатор 200

Кавитатор 500


Кавитация, ее последствия, их предотвращение — Техинформатор

В этой статье мы рассмотрим физическое явление – кавитацию, вред, который она наносит, и способы его предотвращения в свете защиты бетонных и железобетонных конструкций материалами торговой марки «КТтрон».

Кавитация — процесс парообразования и последующего схлопывания пузырьков пара с одновременным конденсированием пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости. Давление в жидкости может резко понизиться во время быстрого прохождения жидкости по каналам переменного сечения или сложной формы. Возникшие при этом зоны разряжения порождают кавитационные вихри, внутри которых и образуются полости.

Пузырьки возникают на межмолекулярном уровне и имеют внутри очень высокое разряжение, за счет чего частично заполняются водяным паром и растворенными в воде газами.  Соотношение содержания газа и пара в полости может быть различным. В зависимости от концентрации пара или газа в полости их называют паровыми или газовыми.

Кавитационные полости имеют очень непродолжительное время существования. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением, кавитационная полость схлопывается, излучая ударную волну, которая способна разрушить пограничные поверхности. Такое воздействие очень разрушительно не только для высокопрочного бетона, но даже для металла. Выделяемое при схлопывании пузырьков большое количество энергии значительно увеличивает температуру. Химическая агрессивность газов и водяных паров, особенно при повышенной температуре, вызывает эрозию материалов с которыми соприкасается жидкость. Эта эрозия является вторым фактором вредного воздействия кавитации.

Кавитационные разрушения бетонных поверхностей

При скорости воды более 15 м/сек. углубления и выступы на граничной с потоком бетонной поверхности могут вызвать образование кавитационных вихрей. В них возникают и моментально исчезают мельчайшие пузырьки.  В результате разрушения пузырьков возникает сильная ударная волна — серия последовательных гидравлических ударов. Такое воздействие очень разрушительно даже для высокопрочного бетона.

Как правило, кавитационные разрушения наблюдаются на поверхности водосбросов, турбинных водоводов, резервуаров — накопителей энергии, сифонов, туннелей и улиток, по которым с большой скоростью течет вода.

Повреждение бетона вследствие кавитации можно довольно легко отличить от обычного размыва. На поверхности, разрушенной кавитацией, имеются зазубрины, в то время как поверхность, поврежденная водой и крупным песком или каменной мелочью, довольно гладкая. На практике в таких конструкциях, как водосбросы, при кавитации могут вырываться большие   куски   бетона.

Борьба с кавитацией и ее последствиями

Кавитации, и как следствие разрушения бетонных поверхностей, можно избежать, уменьшив или полностью исключив образование кавитационных вихрей. Для этого при ремонте бетонов, разрушенных кавитацией, следует придерживаться двух основных принципов.

Во-первых, восстановление поверхности следует производить особо прочным ремонтным составом «КТтрон-4 Т600». Данный состав не только обеспечивает быстрый набор ранней прочности, но и обладает характеристиками, соответствующими условиям эксплуатации при возможном возникновении кавитационных вихрей.

 
Прочность при сжатии в возрасте
— 4 часа min 15 МПа
— 24 часа min 30 МПа
— 28 суток min 60 МПа
 
Прочность сцепления с бетоном
— 1 сутки min 0,8 МПа
— 28 суток min 2,5 МПа
 
Прочность при изгибе в возрасте
— 1 сутки min 3,0 МПа
— 28 суток min 9,0 МПа

Во-вторых, следует добиваться полного соответствия проектной геометрии, строго избегая всяческих неровностей отремонтированных поверхностей.

Кавитатор — Справочник химика 21


    На рис. 1.3 предложена схема формирования классификационной структуры одного из типов ГА-техники — кавитатора . Его основная функция (мерон) — генерировать поток кавитационных пузырьков. Структурно он обязательно содержит пару ротор-статор с попеременно перекрывающимися прорезями (таксон) с таким их численным соотношением, что некоторое время ротор находится в запертом состоянии (подтаксон). Имя аппарата суть аббревиатура его понятия. И, наконец, в схеме показано, что тематически аппарат принадлежит к классу оборудования химической промышленности. Из схемы видно, что в ее правой части отражена функциональная сторона аппарата, а в левой — структура аппарата и путь обеспечения функций аппарата структурными особенностями. [c.18]

    В то же время наличие воды, равномерно распределенной по всему объему, оказывает положительное влияние на эксплуатационные свойства топлив. Испарение мелкодисперсных частиц воды происходит мгновенно в виде микровзрыва , процесс сгорания протекает плавно и с достаточной полнотой, что приводит к снижению удельного расхода топлива и дымности отработавших газов. Равномерное распределение и образование воды в виде мелкодисперсных частиц обеспечивается с помощью специальных устройств кавитаторов, смесителей. [c.112]

    Для получения микроэмульсий данных параметров необходимо предварительно активировать нефть, а воду вводить микропропорционально, в виде микроглобул, с постепенным увеличением их концентрации и доведением до заданного соотношения уже за счёт постоянной внешней циркуляции. Эта техническая задача решалась с использованием двухс1упенчатой конструкции annapaia. Регулировка частоты вращения ротора-кавитатора осуществлялась с помощью силового частотного преобразователя. [c.37]

    Аппарат, представленный на рис. У1-17 (кавитатор), снабжен турбинной мешалкой с большим числом лопаток. Вал мешалки обведен двумя концентрически расположенными всасывающими трубами. Внутренняя труба подводит свежий газ, а в кольцевом сечении между трубами — наружной и внутренней — происходит са-мовсасывание газа из пространства аппарата и циркуляция этого газа. Однако всасывание газа — медленное (достигается скорость [c.332]

    Совокупность результатов лабораторных исследований позволил сформулировать основные требования к конструкции промышленного АГВ диспергатор-кавитатор с преимущественным воздействием на частицы размером 40-60 мкм и высокими напорно-расходными характеристиками. Такой аппарат был изготовлен и испытан в опытнопромышленных условиях.  [c.27]


    Пропеллерная мешалка, установленная в циркуляционной трубе, или правильно сконструированная турбинная мешалка, работающая под циркуляционной трубой, также могут вызывать. всасывание атмосферного- ВОЗдуха. в жидкость, В абсорбере Кавитатор всасывание таза при скоростях, указанных в табл. 1-17 [c.97]

    Производительность абсорбера Кавитатор по всасываемому воздуху [c.97]

    Рис. 1-132. Абсорбер с перемешнваюшим устройством Кавитатор . Всасывание, газа осуществляется потоком жидкости через циркуляционную трубу и мешалку  [c.97]

    Интенсивные мехаиичеокие воздействия яа растворы полимеров даже при отсутствии кавитационных явлений приводят к крекингу макромолекул и соответствующим последствиям—механоде-струкции, возбуждению полимеризационных процессов и т. д. Наиболее типичными механическими воздействиями на растворы полимеров, сопровождающимися возникновением потоков с большими градиентами скоростей и механокрекингом, являются про-давливание растворов через фильеры и капилляры, перемешивание высокоскоростными мешалками, обработка в коллоидных мельницах, гомогенизаторах, кавитаторах, взбалтывание в присутствии суспендированных частиц твердых тел и т. д. [c.259]

    Импеллерные аэраторы характеризуются глубоким расположением ротора од слоем жидкости. Для связи ротора с воздухом атмосферы применяется вертикально установленная труба, через которую пропущен вал, предназначенный для вращения ротора в нижней части трубы. При вращении аэратора жидкость отбрасывается лопастями в стороны, труба освобождается от жидкости и обеспечивает поступление воздуха в зону действия аэратора. В некоторых случаях импеллеры работают по принципу вовлечения воздуха движущейся по трубе вниз к ротору жидкостью, т. е. труба не освобождается полностью от жидкости, но расход ее через трубу регулируется. При этом ротор может быть выполнен в виде винта, лопастного колеса, турбин с различным профилем лопастей для обеспечения наиболее эффективного вовлечения воздуха. К ним можно отнести импеллер Дурова, Писта, Кавитатор . Все импеллеры имеют вертикальную ось вращения. При этом жидкость, выбрасываемая из аэратора внизу трубы, поднимается через аэротенк и снова поступает в трубу сверху. [c.59]

    Кавитатор, разработанный Институтом химии древесины Академии наук Латвийской ССР, выполнен в виде пустотелого зубча- [c. 59]

    Целью настоящей работы являлось изучение влияния кавитационно-волнового воздействия на каменноугольную смолу, приводящего к изменению реологических свойств (уменьшение плотности, вязкости) и, как следствие, увеличению выхода легкой и средней фракции. Воздействие проводилось с помощью роторно-пульсационного кавитатора, который состоит из электрического привода и диспергирующих элементов, выполненных в виде проточных статических аппаратов с профилированным каналом для прохода смолы. В качестве исходного сырья была использована каменноугольная смола, полученная в процессе полукоксования Шубаркольского угля. [c.215]

    Принцип действия глубинных (импеллерных) аэраторов с всасыванием атмосферного воздуха заключается в том, что заглубленный полный ротор прокачивает жидкость через трубу, имеющую отверстия в верхней части на уровне жидкости. При этом поток жидкости вовлекает через отверстия воздух, который, проходя через ротор, интенсивно диспергируется. Водовоздушная смесь выбрасывается в нижней части резервуара и смешивается со всем объемом жидкости, что обеспечивает хорошую аэрацию. Среди зарубежных конструкций импеллерных аэраторов получили распростране-ни к аэраторы «Диффума», «Писта» и др. При этом с целью повышения эффективности аэрации применяются различные конструкции роторов в виде винтов, лопастных колес и турбин с различным профилем лопаток. В СССР применяется разработанный НИКТИ ГХ импеллерный аэратор АИ-Ш производительностью 1—2 кг О2/4, обслуживающий зону объемом 70-100 м (рис. 47). Аналогичен по конструкции Кавитатор С-16″ Института химии древесины АН ЛатвССР, который при диаметре ротора до 300 мм, его заглублении около 1 м и частоте вращения 1450 мии 1 растворяет жидкости [c.72]

    Для гетерогенных реакций благоприятное значение свободной энергии, вместе с электронной и координационной ненасыщенностью исходных соединений, тоже не всегда определяет успешное протекание реакции. Здесь играет роль также ограниченность поверхности, на которой осуществляется реакция и при участии твердых веществ— образование защитных пленок. В этих случаях требуются дополнительные средства активации. Чаще всего это достигается нагреванием реагентов или повышением давления, но наиболее активно внешние препятствия в виде защитных пленок устраняются применением интенсивного диспергирования твердой или жидкой фазы. При современных диспергирующих устройствах — кавитаторах [577] и планетарных мельницах [578] — степень и интенсивность диспергирования таковы, что можно предполагать не только удаление поверхностной пленки продуктов реакции, но и переведение твердого вещества в результате механического воздействия в состояние повышенной активности. [c.170]


    Если кавернообразующее тело (кавитатор) имеет плавные очертания без угловых точек, то место стыковки контуров тела и каверны зависит от числа кавитации о и с уменьшением 0 смещается по направлению к критической точке. [c.79]

    В ряде случаев при исследовании развитых кавитационных течений встает вопрос о расходе Q газа, необходимом для поддержания режима искусственной кавита -ции. Типичная зависимость Q o) (Q — Q/Vod ) при Fr = onst показана на рис. VIII [д13, д15]. Участок кривой при а> аь соответствует первой неупорядоченной форме уноса при о вихревым шнурам. Установлено, что потери газа происходят в результате заполнения им вновь образующихся участков вихревых трубок [д13] и определяются соотношением Q = 2na Vo, где а — радиус вихревой трубки, зависящий от диаметра d кавитатора, его коэффициента сопротивления Сх , числа Фруда Рг и числа кавитации а. Соглас но [д13, д19], [c.82]

    ЭНИЦ предлагает внедрение технологии сжигания водотопливных эмульсий и устройств, ее реализующих (насосов-диспергаторов, кавита-торов и т.п.), в котлах и промышленных печах предприятий. В качестве устройств для приготовления эмульсии предлагается использование насосов-диспергаторов (р — 1,0 — 20 м /ч Р — 0,5 -2,0 МПа), выполняющих роль как диспергаторов, так и подающих насосов, а также гидродинамических кавитаторов (Р = 10 — 300 м /ч Р — 0,5 — 3,5 МПа перепад давлений АР-0,1 -0,2 МПа). Эти устройства обеспечивают приготовление высококачественной стабильной мелкодисперсной эмульсии (с1м = 5-10 мкм). Возможно приготовление эмульсии как в мазутных резервуарах, так и непосредственно перед сжиганием. При этом [c.207]


Расчёт кавитационных тепловых нагревателей.


      
      
      
      
      
      
      
              
      
                              
Белашов А.Н. физик-теоретик, автор более 60 изобретений, открытия пяти констант, четырёх физических величин, множества математических формул и законов физики в области электрических и магнитных явлений, электростатики, электротехники, гидродинамики, астрономии, астрофизики и эвёздной астрономии.

Подлинность и приоритет изобретений или научных публикаций можно проверить по следующим адресам:

  ORCID  iD 0000-0002-4821-8004  идентификатор научных работ Белашова.   Publons  iD F-7170-2019Б  идентификатор научных работ Белашова.  Академия Google  идентификатор научных работ Белашова.  elibrary.Ru  идентификатор научных работ Белашова.  Фильмы на YuoTube научных работ Белашова.

На страницах этого сайта вы познакомитесь с множеством изобретений, научно-технических открытий, научных публикаций и новых технических разработок в различных областях науки и техники.

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, которое при 20 °С = 462,127493944895187929545225419… м²/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 cистемы 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%.

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 надёжное уплотнение,

— тепловой нагреватель имеет малые габариты и вес,

— тепловой нагреватель имеет систему подавления шума,

— тепловой нагреватель имеет устройство передачи тепловой энергии.

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…

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), так как основная передача накопленной гидравлической энергии в тепловую происходит на кромке срыва между ламинарным течением жидкости при переходе её в турбулентное течение и так далее…

Для производства гидрофизических кавитационных тепловых нагревателей необходимо применять энергосберегающие технологии. Такими свойствами обладают диэлектрические машины Белашова, так как электрические машины, которые изготовлены из железа, в наше время являются отсталыми технологиями, а применяя их вы заранее обрекаете любое новое и прогрессивное техническое решение на неудачу. Смотрите электрические машины Белашова, которые имеют:

— хорошее охлаждение,

— модульную конструкцию,

— высокую степень надежности,

— надежное сопротивление изоляции,

— небольшие габариты и небольшой вес,

— могут работать без съёмного коллектора,

— могут легко регулироваться по току и напряжению,

— могут быть изготовлены от нескольких Вт, до сотен кВт,

— диэлектрический статор не имеет потерь на гистерезис,

— могут иметь порог чувствительности менее одного Вольта,

— могут вращаться со скоростью меньше 1 оборота в минуту,

— диэлектрический статор не имеет потерь на вихревые токи,

— могут автоматически определять э.д.с. поступающего сигнала,

— диэлектрический статор не имеет потерь на реактивное сопротивление якоря,

— потребитель самостоятельно может комплектовать, из отдельных модулей, любые параметры машины.

— могут иметь систему слежения и регулирования, которая способна автоматически изменять параметры машины,

— могут работать от одного или нескольких независимых источников различного напряжения и тока, а в южных странах от энергии солнечных батарей,

В каждом модуле электрической машины можно установить множество рядов систем возбуждения и множество рядов многовитковых обмоток, а также применить магниты с остаточной магнитной индукцией Br = 1,3 Тл 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. Интеллектуальная кавитационно-реактивная торпеда может 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.

Перечень самых актуальных научных открытий.

Открытие новых констант:

Открытие новых физических величин:

Опровержение старых законов физики:

Открытие новых физических явлений материального мира:

Космическое пространство представляет собой термодинамическую саморегулирующуюся энергетическую систему, которая в процессе своей работы создаёт не только субстанцию космического пространства, имеющую свой состав, свою массу и плотность, но и ускорение свободного падения тел в пространстве вокруг всех звёзд, галактик и созвездий нашей Вселенной. Субстанция космического пространства и ускорение свободного падения тел в пространстве тесно взаимодействует с силами тяготения и энергии между активными и пассивными материальными телами. После открытия константы обратной скорости света, константы субстанции космического пространства, константы внутренних напряжений субстанции космического пространства, новой физической величины определяющей субстанцию космического пространства и новой физической величины определяющей ускорение свободного падения тел в пространстве Солнечной системы становится понятным механизм вращения планет и галактик нашей Вселенной по эллиптической орбите. Механизм возникновения сил осуществляющих вращение планет и галактик нашей Вселенной по эллиптической орбите происходит в космической субстанции и зависит от степени активности материальных тел, их плотности, объёма, ускорения свободного падения тел в пространстве, сил тяготения и энергии между активными или пассивными материальными телами. При изменении положения одного материального тела расположенного в пространстве Солнечной системы по отношению к другому материальному телу будет меняться не только сила тяготения этого материального тела, но и его энергия. Новые константы, новые физические величины и новые законы дают нам возможность глубже разобраться в механизме вращения планет и галактик нашей Вселенной по эллиптической орбите.

Открытие новых законов гравитационного тяготения:

Основные законы создающие перемещение материальных тел по эллиптической орбите:

Комментарии по научным открытиям Белашова:

Смотрите описание новых законов образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной в описании заявки на изобретение  № 2005129781 от 28 сентября 2005 года.Смотрите описание механизмов образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной в описании заявки на изобретение  № 2005140396 от 26 декабря 2005 года.

Проектирование оборудования для предотвращения кавитации насоса

Добро пожаловать в Thomas Insights — каждый день мы публикуем последние новости и аналитические материалы, чтобы наши читатели были в курсе того, что происходит в отрасли. Подпишитесь здесь, чтобы получать самые популярные новости дня прямо на ваш почтовый ящик.

Кавитация в насосе — это разрушительное явление, которое наблюдается в основном в центробежных насосах. Он характеризуется образованием пузырьков пара на рабочих колесах насоса или рядом с ними. Эти пузыри лопаются или лопаются, вызывая выброс ударных волн под высоким давлением и концентрированных водяных струй, которые могут повредить даже самые высококачественные материалы для насосов и трубопроводов.

Ранние симптомы кавитации насоса включают чрезмерный шум, часто описываемый как звук мрамора, камней или гравия рядом с местом расположения насоса. Шум отчетливый и хорошо слышимый, что обычно позволяет быстро поставить диагноз. Однако, если ее не лечить, кавитация насоса может привести к ряду проблем, в том числе:

  • Износ и выход из строя корпуса насоса
  • Износ крыльчатки насоса
  • Пониженные потоки и давление на выходе
  • Неэффективная работа насоса и повышенное энергопотребление
  • Чрезмерная вибрация в системе трубопроводов и последующий отказ уплотнений и подшипников

Кавитация может возникать в любой отрасли, в которой насосы обычно используются для нормальной работы. Химическая обработка, пищевая промышленность и добыча нефти / нефти и газа — это лишь некоторые из многих промышленных применений, на которые часто влияет кавитация насоса.

Причины кавитации насоса

Кавитация вызывается быстрым образованием и, в конечном итоге, схлопыванием пузырьков пара в жидкости. Когда рабочее колесо быстро вращается, рядом с лопастями создается область низкого давления. Если это давление меньше давления пара жидкости, жидкость закипает и образует пузырьки пара / пара.Когда пузырьки достигают области, где давление превышает давление пара, пузырь схлопывается, что приводит к высвобождению разрушительной энергии в виде ударных волн и струй высокого давления.

Существует два типа кавитации насоса: кавитация на всасывании и кавитация на нагнетании.

Всасывающая кавитация

Всасывающая кавитация возникает, когда из-за чрезмерного давления всасывания возле впускного отверстия насоса жидкость нагревается до точки испарения. Поскольку пузырьки пара занимают в тысячи раз больше объемного пространства, чем жидкости, насос становится «голодным» из-за отсутствия достаточного входящего потока.Когда пузырьки циркулируют по насосу и сталкиваются с областями с более высоким давлением, они в конечном итоге лопаются о поверхность рабочего колеса. Постоянное воздействие кавитации на всасывании может привести к износу рабочего колеса, характерному для швейцарского сыра или губки.

Всасывающая кавитация может быть вызвана:

Нагнетательная кавитация

Кавитация на нагнетании, с другой стороны, возникает, когда давление на нагнетательном конце насоса чрезмерно высокое. Такое высокое давление нагнетания ограничивает количество жидкости, вытекающей из насоса, что приводит к рециркуляции высокоскоростной жидкости между рабочим колесом насоса и корпусом.Возникающий вследствие этого эффект вакуума формирует пузырьки, которые в конечном итоге лопаются, вызывая повреждение рабочего колеса и вала.

Общие причины кавитации на разряде включают:

Как избежать кавитации насоса

Ключом к предотвращению кавитации в насосе является понимание чистой положительной высоты всасывания (NPSH) системы трубопроводов. По сути, давление жидкости во всех точках внутри насоса должно оставаться выше давления пара, чтобы предотвратить кипение жидкости. NPSH — это основной параметр, используемый для определения того, достаточно ли давления перекачиваемой жидкости, чтобы избежать кавитации.

Имеющийся чистый положительный напор на всасывании (NPHSa) определяется как разница между фактическим давлением на входном фланце насоса и давлением пара перекачиваемой жидкости. И наоборот, требуемый чистый положительный напор на всасывании (NPHSr) — это минимальный чистый положительный напор на всасывании, необходимый для предотвращения кавитации; это значение обычно предоставляется производителем насоса. Чтобы избежать кавитации в насосе, имеющийся чистый положительный напор на всасывании должен быть больше, чем требуемый чистый положительный напор на всасывании, плюс заранее определенный запас прочности.

Это соотношение выражается следующей формулой:

НПХСа ≥ НПХСр + запас прочности

Инженеры-конструкторы часто указывают запас прочности, но он также может определяться производителем насоса.

Рассмотрение конструкции в отрасли

В различных отраслях промышленности, таких как химическая промышленность, производство продуктов питания и напитков, нефтедобыча и многие другие, используются различные жидкости, каждая из которых обладает уникальными физическими и химическими свойствами, в том числе:

  • Плотность

  • Вязкость

  • Температура кипения

  • Удельный объем

  • Удельный вес

  • Температура

Необходимо внимательно отнестись к этим свойствам, а также к рабочей высоте, которая может повлиять на точку наилучшего КПД (BEP) насоса.

Насос для предотвращения кавитации

Кавитация в насосе, хотя ее легко определить по чрезмерному шуму и вибрации, представляет собой очень разрушительную силу, которая может вызвать серьезные повреждения даже самых высококачественных насосов и оборудования.

Однако ухудшения качества можно легко избежать, выбрав соответствующий насос для данной области применения и имея полное представление о точке наилучшего КПД насоса для конкретной рассматриваемой жидкости.

Ресурсы :

Изображение предоставлено: Surasak_Photo / Shutterstock.com

«Озеленение» зеленого монстра: Фермы Фенуэй-ПаркСледующая история »

Больше от Engineering & Design

Кавитация с регулируемым потоком (CFC ™) | Arisdyne

КАК РАБОТАЕТ ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ КАВИТАЦИЯ?

Гидродинамическая кавитация может возникать в любой турбулентной жидкости.
Турбулентность создает зону со значительно пониженным давлением жидкости. Жидкость испаряется из-за низкого давления, образуя полость. По краям полости отламываются небольшие количества пара.Они образуют меньшие полости диаметром от 100 нм до 3 мм. Меньшие полости лопаются под действием окружающего их высокого давления. Этот процесс образования и разрушения называется кавитацией.

Кавитация — чрезвычайно мощный процесс.
Условия в схлопывающейся полости могут достигать 5000⁰C и 1000⁰C только в течение наносекунд. Имплозия происходит во время процесса кавитации за миллисекунды, высвобождая огромную энергию в виде ударных волн. Сила этих волн, порождаемых процессом кавитации, равномерно разрушает все на своем пути.Являются ли волны разрушительными или продуктивными, зависит от конструкции Arisdyne и управления зоной кавитации.

Чем гидродинамическая кавитация отличается от ультразвуковой кавитации?
Ультразвуковая кавитация зависит от источника вибрации. Это затрудняет или делает невозможным масштабирование ультразвуковой кавитации и часто создает «горячие точки» в дисперсии / эмульсии. Ограничения по верхнему или нижнему расходу для системы CFC ™ ограничиваются только мощностью насосов для достижения требуемых давлений потока жидкости непрерывно через зону кавитации.

Разве CFC ™ не вызывает более быстрый износ моего оборудования?
Как известно, неконтролируемая кавитация — очень разрушительная сила. Система CFC ™ разработана для создания только контролируемой кавитации. Оптимальные условия процесса также защищают ваше оборудование от ударов. Фактически, системы CFC ™ рассчитаны на более длительный срок службы за счет использования статической конфигурации вместо динамической. В устройстве нет движущихся частей.

Что делать, если один из моих реагентов — твердые частицы?
CFC ™ одинаково хорошо работает с твердыми и жидкими реагентами.Твердые частицы дробятся на более мелкие части (от 100 до 3 мкм в диаметре). Меньшие частицы означают лучшую дисперсию и большую площадь поверхности.

Было проведено много исследований по предотвращению кавитации. Его неконтролируемая форма вызывает повреждение систем с турбулентным потоком. Но запатентованная технология гидродинамической кавитации Arisdyne Systems использует ее возможности.

CFC ™ (Кавитация с контролируемым потоком ™) контролирует расположение, размер, плотность и интенсивность имплозий полости. Система откалибрована для обеспечения оптимальных условий процесса.Ударные волны, возникающие в результате взрывов, воздействуют на окружающую технологическую жидкость. Крошечные капли или частицы приводят к образованию высококачественных эмульсий и дисперсий.

Инженеры установили, что кавитация с контролируемым потоком может легко достигать сил отрыва выше 100000, что в 8-10 раз больше, чем может быть выполнено простым измельчением.

Численное прогнозирование кавитации: улучшение конструкции насоса

Численное прогнозирование кавитации:
Улучшение конструкции насоса

Повышенные требования к мощности на единицу объема для современных центробежных насосов сделали кавитацию основным ограничивающим фактором в конструкции насоса.Используя изобретенный метод, компания Sulzer Pumps теперь может учитывать кавитационное поведение в процессе проектирования. Это помогает улучшить всасывающую способность и уменьшить эрозию и вибрацию, особенно для насосов с высокой удельной скоростью всасывания.

Потребность в более высокой мощности на единицу объема, вызванная сокращением производственных затрат, изменила пределы современной конструкции насосов. Традиционный подход пытается избежать кавитации, если это возможно, из-за повреждения, которое она может вызвать в рабочем колесе.Сегодня конструкторы насосов все чаще учитывают зарождающуюся кавитацию и эффекты трехмерного поведения потока при определении формы лопастей. Классических правил одномерного проектирования, применяемых десятилетиями, уже недостаточно. По этой причине существует острая потребность в более точных числовых инструментах для прогнозирования кавитационного поведения насосов.

УЛУЧШЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ВСАСЫВАНИЯ
Использование числовых инструментов для проектирования и оптимизации гидравлики насосов в настоящее время является стандартом в отрасли. До сих пор эта оптимизация в основном фокусировалась на эффективности и стабильности кривой напора за счет лучшего управления рециркуляцией и сокращения вторичных потоков. Кавитация все чаще становится основным ограничивающим фактором в конструкции насоса.
Тем не менее, было сделано всего несколько попыток улучшить кавитацию в насосах с помощью численных подходов. В основном эта оптимизация ограничивается изменением профиля лопастей и более точной адаптацией углов входа лопастей. Они были основаны на результатах, полученных при анализе безкавитационного потока с использованием методов вычислительной гидродинамики (CFD).Хотя этот подход обычно помогает отсрочить возникновение кавитации, он не помогает проектировщику улучшить всасывающую способность насоса. Возможности всасывания сильно зависят от того, как кавитация развивается вдоль лопатки в зависимости от уровня давления, и от того, как ее присутствие влияет на производительность насоса.

Оптимизация всасывающей способности возможна только в том случае, если можно контролировать влияние изменения формы лопатки на развитие кавитации и прогнозировать, когда это развитие кавитации повлияет на напор, создаваемый насосом. По этой причине существует острая необходимость в точном и быстром методе прогнозирования развития трехмерных полостей, а также связанного с этим снижения производительности. Это особенно верно для конструкции насосов с высокой скоростью всасывания, для которых плавная работа при частичной нагрузке может быть достигнута только путем оптимизации формы лопастей с учетом трехмерного поведения потока.

БЫСТРЫЙ ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД
Некоторые коммерческие коды CFD предлагают модели двухфазного потока, позволяющие изменять фазу в расчете потока для имитации кавитации.Эти методы, безусловно, могут реалистично моделировать явления, связанные с развитием кавитации, но их применение требует нестабильного подхода. Из-за длительного времени вычислений этот метод не соответствует требованиям, предъявляемым к процессу проектирования. Для прогнозирования кавитации в насосах компания Sulzer Pumps использует упрощенную версию метода отслеживания границы раздела полостей, разработанного в Лаборатории гидравлических машин Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (LMHEPFL). В своей первоначальной форме этот метод итеративно адаптирует форму полости для достижения заданного условия, которым может быть определенная скорость или давление на ее границе.
Эксперименты показывают, что форму полости можно определить с помощью быстрой, неитеративной формулы, хорошо известного уравнения Рэлея-Плессета, если развитие полости не влияет на основной поток. Это условие приблизительно выполняется в большинстве случаев, если полость не достигает горловины межлопаточного канала.
Для этого метода обычно используемая программа расчета расхода, которая решает усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, дает распределение давления без кавитации в поле потока рабочего колеса.Затем выбирается типичный размер зародыша, при котором возникает кавитация. По линиям расчетной сетки размер зародыша сравнивается с критическим радиусом по минимальному давлению. Если критический размер, вызывающий взрывное развитие зародышей, слишком мал, расчет не выполняется и точка считается свободной от кавитации или соответствующей развитию изолированных пузырьков. Расчет роста и схлопывания пузырьков дает быструю оценку места отделения и закрытия прикрепленной полости.Затем определяется длина полости. Огибающая пузырьков по профилю приближается к форме полости (рис. 1) .
Коэффициент зарождающейся кавитации, который является важным характеристическим значением для описания режима работы насосов, определяется как первая ненулевая длина полости вдоль размаха лопастей. Из-за эффектов поверхностного натяжения и динамики пузырьков это значение не соответствует минимальному коэффициенту давления вдоль лопатки. Следовательно, коэффициент зарождающейся кавитации нельзя предсказать, основываясь только на минимальном давлении, рассчитанном из условий отсутствия кавитации.

СНИЖЕНИЕ РИСКОВ ВИБРАЦИИ И ЭРОЗИИ
С помощью этого нового инструмента инженеры Sulzer могут рассчитать изменение длины присоединенной полости с помощью значения NPSH (чистый положительный напор на всасывании) с учетом вязкой жидкости. , турбулентный и трехмерный Характер течения в насосе. Обладая этими знаниями, они могут предсказать ухудшение состояния головы из-за развития кавитации. Развитие кавитации может происходить на стороне всасывания (рис.2) или на стороне нагнетания лопаток (рис. 3) , в зависимости от расхода. Следует отметить, что при частичной нагрузке повреждение головки в большинстве случаев вызвано тем, что полость достигает горловины между лопатками на ступице, даже если полость начинает развиваться на кожухе намного раньше, чем на ступице. (рис.4) . Это связано с тем, что область горловины расположена дальше по потоку от бандажа, чем на ступице, что позволяет образоваться большей полости, прежде чем достигнет горловины между лезвиями.Это указывает на необходимость точного расчета длины полости по размаху лопатки как функции коэффициента кавитации, чтобы можно было предсказать соответствующее ухудшение головки.
Такая процедура может также значительно повысить надежность насосов с высокой удельной скоростью всасывания, позволяя лучше прогнозировать влияние возможной рециркуляции на входе при частичной нагрузке на поведение кавитации. Кавитация, связанная с рециркуляцией на входе, является одной из возможных причин вибрации при частичной нагрузке.Если в процессе проектирования можно избежать кавитации, можно расширить рабочий диапазон насоса.
Разработчику насоса этот метод поможет улучшить всасывающую способность крыльчатки за счет точного прогнозирования эффектов изменения геометрии.
Точный прогноз длины полости также используется для более точной оценки скорости эрозии для различных номинальных рабочих точек и, таким образом, для более точного прогнозирования требуемого NPSH для безопасной работы с уменьшенными затратами на испытания модели.

ПОДТВЕРЖДЕНО ИЗМЕРЕНИЯМИ
До использования в процессе промышленного проектирования программа прогнозирования кавитации применялась к множеству радиальных и полуосевых насосов, охватывающих диапазон возможных применений.
Для радиального насоса со спиральной камерой средней удельной скорости сравниваются расчетные и измеренные длины полости (рис. 5) . Численные результаты очень хорошо совпадают с измеренными. Пример иллюстрирует одно из преимуществ использования такого инструмента для прогнозирования кавитации.Измерение длины полости для коэффициента потока около локального расчетного максимума в видимой области начала кавитации отсутствовало. По этой причине требуемый NPSH без кавитации во всем диапазоне расхода, основанный на данных измерений, вероятно, был недооценен для этого насоса. Благодаря результатам численных расчетов, этот насос можно эксплуатировать в более широком диапазоне работы, чем предполагалось ранее.

Измерения, выполненные для насоса с удельной скоростью n q = 33 (удельная скорость ступени насоса [мин –1 ]; VS N s = 1700) ясно показывают, что новая программа расчета может предсказать пределы безкавитационного рабочего режима с большой точностью (рис. 6) .Благодаря улучшенному численному прогнозированию улучшилось понимание рабочего диапазона насоса.

Дюпон, Филипп, «Численное прогнозирование кавитации: улучшение конструкции насоса». Sulzer Technical Review, 2/2001: 24–27.

В рубрике Без рубрики — Комментарии: Нет — Подпишитесь: RSS 2.0 — Трекбэк

Устройство кавитации на кристалле с многоканальной конфигурацией

Схема параллельной многоканальной компоновки (каскад).(а) Общая конфигурация устройства, (б) проявление шероховатости боковых стенок и (в) выходы параллельных микроканалов. Кредит: Nature Microsystems & Nanoengineering , DOI: 10.1038 / s41378-021-00270-1

Гидродинамическая кавитация — это основное явление фазового перехода, которое может происходить при внезапном снижении локального статического давления в жидкости. Появление микроэлектромеханических систем (МЭМС) и высокоскоростных микрожидкостных устройств привлекло значительное внимание их реализациями во многих областях, включая кавитационные приложения.В новом исследовании Nature: Microsystems and Nanoengineering Фарзад Рохсар Талабазар и его коллеги из Стамбула, Турции, Швеции и Швейцарии предложили новое поколение кавитационных устройств на кристалле с восемью параллельными структурированными микроканалами. В качестве рабочих жидкостей в устройстве команда использовала воду и суспензию микропузырьков из поливинилового спирта (ПВА). Функции прибора нового поколения «Кавитация на кристалле» находят применение в микрожидкостных устройствах или устройствах «орган на чипе» для интегрированного высвобождения лекарств и тканевой инженерии.

Гидродинамическая кавитация

Гидродинамическая кавитация (HC) — это явление фазового перехода, которое включает в себя жидкость и начинается, когда статическое давление падает до критического значения, известного как давление насыщенного пара. Это явление включает прогрессирующее испарение с образованием, ростом и схлопыванием пузырьков. Например, маленькие пузырьки могут образовываться в зонах низкого давления, обычно на входе ограничивающего поток элемента, где пузырьки инерционной кавитации могут расти в последовательном цикле, пока не достигнут области высокого давления.Кавитация — нежелательное явление, и большинство исследований по физике кавитации направлено на ее предотвращение или уменьшение. Исследователи стремятся разработать и изготовить микрожидкостные устройства, способные генерировать кавитационные пузыри. В этой работе Talabazar et al. определили практичность концепции «кавитация на кристалле» для создания кавитационных потоков при более низком давлении на входе, чтобы исследовать их возможности для микросистемных приложений. С этой целью Talabazar et al. разработал новое микрофлюидное устройство с восемью короткими параллельными микроканалами как кавитационное устройство на кристалле нового поколения.Они отметили влияние микропузырьков поливинилового спирта (ПВС) как ускорителя кавитации на возникновение и развитие кавитации. Результаты подтвердили высокую производительность устройства для начальных и новых применений кавитации.

Последовательность процесса изготовления микрофлюидного устройства. (а) Литье фоторезиста на пластине, покрытой диоксидом кремния. (b) Безмасковая литография для проектирования каналов. (c) травление SiO2, (d) удаление сопротивления, (e) вторая литография для открытия впускного-выпускного отверстий и портов давления. (f) DRIE для травления Si. (g) Удаление фоторезиста. (h) Покрытие Ti и Al для защиты пластины, а также травление и второй DRIE для протравливания пластины с целью открытия входов, выходов и портов давления. (i) Мокрое травление Al. (j) Мокрое травление Ti. (k) Мокрое травление SiO2. (l) Анодное соединение подложки со стеклом после полного травления слоя диоксида кремния. Кредит: Nature Microsystems & Nanoengineering , DOI: 10.1038 / s41378-021-00270-1 Устройство и конфигурация микрофлюидного устройства

Команда включила микроустройство с элементами ограничения параллельного потока, в котором микрожидкостное устройство содержало впускной канал для направления жидкости во впускную камеру.Впускная камера имела длинную секцию, чтобы позволить временному хаотическому потоку исчезнуть до того, как жидкость попадет в область сопла. Команда поставила желаемое входное давление в систему, используя баллон с азотом высокого давления, расположенный сверху стального контейнера с жидкостью. Затем, используя систему визуализации, они получили изображения за очень короткие промежутки времени. В ходе экспериментов Talabazar et al. использовались две рабочие жидкости с различным давлением на входе от 0,2 до 1,1 МПа. Результаты выдвинули на первый план микрожидкостное устройство нового поколения с кавитацией на кристалле.Команда заставила устройство работать с водой и аликвотами из микропузырьков поливинилового спирта и воды. Доказательство концепции продемонстрировало, как эффективный многофункциональный реактор может быть объяснен на практике. Ученые описали процесс кавитации на основе параметров, измеренных на указанной экспериментальной установке с разомкнутым контуром, и достигли условий развитого пластового кавитирующего потока при более низком числе Рейнольдса в условиях ламинарного потока.

  • Обзор возникновения кавитации. Различные режимы кавитирующего потока были сформированы в конфигурации множества параллельных микроканалов при Pi = 1,1 МПа. Кредит: Nature Microsystems & Nanoengineering , DOI: 10.1038 / s41378-021-00270-1

Динамика микропузырьков

По сравнению с условиями начала кавитации, условия кавитационного потока показали более высокую скорость роста микропузырьков, при этом размер микропузырьков увеличивался при высоких давлениях на входе. Микропузырьки также могут расширяться за пределы критического радиуса по сравнению с кавитационными пузырьками.В предыдущих исследованиях ультразвуковой кавитации дополнительно сообщалось, что микропузырьки достигают максимального расширения при пиковом отрицательном передаваемом давлении, а затем немедленно сжимаются. Во время гидродинамической кавитации микропузырьки расширяются при внезапном понижении давления, демонстрируя динамику микропузырьков в экспериментальной установке; чтобы продемонстрировать это, Talabazar et al. использовали модифицированное уравнение Рэлея-Плессета. Примечательно, что свойство микропузырьковой оболочки является основным параметром, обеспечивающим достаточную жесткость для предотвращения растворения пузырьков газа.Как следствие, команда отметила, что вязкоупругие свойства микропузырьков поливинилового спирта сохраняют значительную роль в стабилизации после гидродинамической кавитации. Результаты дополнительно показали, что размер микропузырьков играет доминирующую роль в возникновении и интенсификации процесса кавитации, обеспечивая большее количество мест зарождения для роста пузырьков.

Влияние гидродинамической полости на диаметр МБ ПВС. Кредит: Nature Microsystems & Nanoengineering , DOI: 10.1038 / s41378-021-00270-1

Внешний вид

Таким образом, Фарзад Рохсар Талабазар и его коллеги разработали устройство «кавитация на кристалле» нового поколения, содержащее восемь коротких микроканалов с параллельной структурой. Новая конструкция снизила давление на входе, чтобы вызвать гидродинамическую кавитацию. Предлагаемая установка позволяла формировать различные режимы кавитирующего течения при постоянном давлении на входе в современные устройства. Описанный прибор может обеспечивать модели кавитирующего потока с такой же интенсивностью при более низкой подводимой энергии.Геометрия устройства и его развивающиеся кавитирующие режимы потока быстрее и удобнее для существующих микроустройств.

Во время экспериментов команда использовала две рабочие жидкости — воду и суспензии микропузырьков из поливинилового спирта, и микропузырьки обеспечивали больше мест зародышеобразования для облегчения зарождения при значительно более низком давлении на входе микропузырьков поливинилового спирта по сравнению с водой. Возникающие кавитирующие потоки могут развиваться быстрее, и предлагаемое устройство «кавитация на кристалле» имеет более высокий потенциал для множества приложений, включая микрофлюидные устройства для интегрированного высвобождения лекарств и приложений тканевой инженерии.


Интенсивность агрессивной кавитации значительно усиливается за счет давления в области схлопывания пузыря.
Дополнительная информация: Talabazar F. R. et al. Разработка и изготовление мощного устройства «кавитация на кристалле» с многоканальной конфигурацией, Microsystems & Nanoengineering, doi.org / 10.1038 / s41378-021-00270-1

Qiu X. et al. Жидкофазное расслоение графита на графеновые нанолисты в гидрокавитации «лаборатория на кристалле», Королевское химическое общество, 10.1039 / C8RA05976D

Brotchie A. et al. Влияние мощности и частоты на распределение размеров пузырьков в акустической кавитации., 10.1103 / PhysRevLett.102.084302

© 2021 Сеть Science X

Ссылка : Устройство кавитации на кристалле с многоканальной конфигурацией (21 июня 2021 г. ) получено 8 декабря 2021 г. с https: // физ.org / news / 2021-06-cavitation-on-a-chip-device-multiple-microchannel-configuration.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Конструкция устройств аэрации водосброса для предотвращения кавитационного повреждения желобов с высоким напором

Конструкция устройств аэрации водосброса для предотвращения кавитационного повреждения на желоба с высоким напором Дизайн устройств аэрации водосброса
для предотвращения Кавитационное повреждение желобов и водосбросов
по Hubert CHANSON ( ч. [email protected] )
M.E., ENSHM Grenoble, INSTN, PhD (Cant.), DEng (Qld), Eur.Ing., MIEAust., Член МАПЧ, 13-е место Артур Иппен, лауреат
Квинслендский университет, школа of Civil Engineering., Брисбен QLD 4072, Австралия

Презентация
На водосбросных желобах и нижних выпускных отверстиях кавитационное повреждение может произойти на скорость чистой воды от 12 до 15 м / с (1). Повреждающее воздействие кавитационной эрозии можно уменьшить или остановить путем: уменьшение критического числа кавитации (например,грамм. удаление поверхности неровностей), увеличивая кавитационную стойкость материала поверхность (например, использование стального фибробетона), используя комбинацию первые два метода (например, стальная футеровка), направляя кавитационный пузырь схлопывается вдали от твердых границ, вызывая аэрацию потока. С участием скорости более 20-30 м / с, допуски чистоты поверхности необходимы для предотвращения кавитации, слишком сильные (FALVEY 1990), а стоимость кавитационно-стойких материалов непомерно высока. По этим причинам принято защищать поверхность водосброса от кавитационная эрозия за счет попадания воздуха рядом с поверхностью водосброса (рис. 2) с помощью аэрационных устройств, расположенных на дне водосброса и иногда на боковинах (рис. 1) (CHANSON 1997, гл. 17).

Кавитация и воздухововлечение
Кавитация определяется как взрывной рост пузырьков пара. Это включает в себя всю последовательность событий: образование пузырей, простирающихся до исчезновение пузыря.После образования кавитационные пузырьки могут переноситься прочь в регионы с более высоким локальным давлением, прежде чем исчезнуть крах. Обрушение полости создает чрезвычайно высокое давление в их Непосредственная близость. При наличии газа потоки могут образовывать кавитацию на более высокое статическое давление и значительное количество воздуха производят большие снижение урона. РАССЕЛ и ШИХАН (1974) предположили, что увлеченный воздух эффективен, потому что: (1) наличие воздуха в паровых полостях смягчит коллапс полости и уменьшите результирующее давление гидроудара и (2) присутствующие пузырьки воздуха в окружающей жидкости снизит скорость ударной волны и величина ударных волн на поверхности материала. Наличие воздуха пузырьки в потоке также могут влиять на механизмы схлопывания, перенаправление струй гидроудара от твердой границы. Тесты на образцы бетона и водосливы прототипа показали, что кавитация повреждение бетонных водосбросов можно предотвратить, если обеспечить аэрацию более 4-8% воздуха рядом с каналом инвертируют.

Эксплуатация аэрации водосброса устройство
Устройства аэрации (2) есть предназначен для искусственной подачи воздуха в поток перед первое место, где может произойти кавитационное повреждение (Рисунки 3 и 4).Аэраторы предназначены для отвода высокоскоростного потока. с поверхности желоба (Рисунок 4). В стекающая из дефлектора вода ведет себя как свободная струя с большим количество межфазной аэрации. Основные формы аэраторов — это пандус, смещение и паз. Наклон и смещение имеют тенденцию отклонять водосброс от поверхности желоба. В полости, образованной ниже Покрытие, создается локальное пониженное давление, при котором воздух всасывается в поток (e.грамм. ЛААЛИ и МИШЕЛЬ 1984, ШАНСОН 1990). Обычно комбинация трех основных форм обеспечивает лучший дизайн: рампа доминирует над
работа при малых разрядах, в канавке есть место для подачи воздуха, смещение увеличивает траекторию струи при более высоких расходах.
Основными областями потока над устройством нижней аэрации являются: (1) область набегающего потока, которая характеризует начальный покровный поток условий, (2) переходная область, совпадающая с длиной дефлектор, (3) область аэрации, (4) область точки удара и (5) область потока ниже по потоку (Рисунок 5).CHANSON (1989a, b) представил подробно измерения свободной поверхности аэрации вдоль модели аэратора водосброса и в нисходящем потоке. Пузырьки воздуха перераспределяются ниже по потоку устройство аэрации как в самовоздушных потоках и существует полная аналогия между потоком после аэратора и самовоздушные потоки. Это сходство было впервые продемонстрировал CHANSON (1989b), и это теперь хорошо известны (например, FALVEY 1990).

Обсуждение
Количество воздуха, подаваемого по воздуховодам, не всегда имеет значение. Расчетный параметр по эффективности аэратора. Фактически общее количество воздуха, захваченного над аэратором, связано с межфазной аэрацией как на верхнем, так и на нижнем подкрылке, а не на подаче воздуха. ШАНСОН и TOOMBES (2002) предположили, что ступенчатый инверт может быть более эффективным. эффективен на плоских желобах.
Практика проектирования большого количества воздухозаборников полностью оправдана. эмпирический и неэкономичный.В одном случае (например, водосброс Нурекского тоннеля), аэраторы пришлось отключить, чтобы уменьшить чрезмерную аэрацию в помещении. туннель. В другом случае расчеты показывают, что два аэратора вместо три защитили бы водосброс по всей длине от кавитации повреждения и по более дешевой цене.
Вклад аэрации свободной поверхности ниже по потоку является важнейшим важный параметр, которым конструкторы часто пренебрегают. Оптимальный расположение первого аэратора и требуемое расстояние между аэраторами зависят в основном на потенциал аэрации свободной поверхности.В нижнем течении область потока содержание воздуха стремится к равномерному равновесию воздуха концентрация для уклона канала (см. Исследования самоаэрации). Базовый Рекомендации по проектированию (CHANSON 1989b) включают:
+ На крутом водосливе (уклон> 20 град.) Концентрация воздуха распределение после аэратора будет стремиться к равновесному воздуху распределение концентрации (C означает > 30%). Если средний концентрация воздуха в начале области потока ниже по потоку высокая достаточно, вся длина после первого аэратора будет защищен, и дополнительный аэратор не потребуется до тех пор, пока обратный наклон больше 20 градусов.
+ Если уклон водосброса становится ниже 20 градусов или для ровного водосброс (уклон <20 град.), поток может быть деаэрирован и дополнительный аэратор потребуется, когда осредненный по глубине воздух концентрация становится ниже 30%.
Эти результаты важны, и они предполагают следующий дизайн. рекомендаций:
(A) Для крутых водосбросов первое устройство аэрации должно быть расположено рядом с конец канала, расположенный выше по потоку, чтобы «запустить» аэрацию свободной поверхности процесса и использовать самоаэрацию в области потока ниже по потоку, чтобы максимизировать воздухововлечение.Вся длина водосброса после первого аэратора защищен от кавитационного повреждения и не требует дополнительного аэратора если наклон канала больше 20 градусов.
(B) На желобах с небольшим уклоном первый аэратор должен быть расположен немедленно. перед местом потенциального возникновения кавитации (при отсутствии аэраторы). Дополнительный аэратор (ы) требуются, когда нижний воздух концентрация после аэратора падает ниже 4-8% (т.е.е. C означает <0,30).

Практические соображения
Разработчики аэрационных устройств должны: (1) избегать погружения аэратора в воду. (или заполнение полости), (2) ограничить пониженное давление в полости до разумных значений и (3) ограничивают скорость воздуха во входных отверстиях для воздуха. ШАНСОН (1995) разработали метод прогнозирования риска заполнения полости. FALVEY (1990) предположил, что полость пониженное давление должно быть менее одной десятой критического отношения давлений для скорости звука, чтобы предотвратить чрезмерный шум.Чтобы избежать эффекта сжимаемость, скорость воздуха в форточках должна быть менее 100 до 120 м / с. В целом эти соображения могут быть более важными, когда разработка устройства аэрации, чем максимальное количество воздуха снабжается воздуховодами.

Сноски (1) Примеры основных кавитационные повреждения водосброса включают плотину Альдеа-Давилла (Португалия, 1966 г.), Плотина Желтохвост (США, 1967 г.), Плотина Тарбела (Пакистан, 1974 г.), Плотина Карун. (Иран, 1977-1993 гг.), Плотина Глен-Каньон (США, 1983 г.).В большинстве случаев В рамках ремонтных мероприятий были установлены устройства аэрации водосброса. FALVEY (1990) представил подробные тематические исследования.
(2) Аэрация водосброса в Северной Америке устройства также называются воздушными слотами.

Подробный фотографии Фото № 1: Водосброс на плотине Фос-ду-Арейя (Бразилия), H = 160 м, уклон водосброса: 14,5 град. уклон, расчетный расход: 11000 м3 / с, длина желоба: 400 м.Водосброс в эксплуатации (поток снизу в вверху) (любезно предоставлено профессором Н. ПИНТО).
Фото № 2: Водосброс плотины Итайпу. (Бразилия / Парагвай), H = 196 м, река Парана, построено в 1982 г., водосброс уклон: 10 град., W = 345 м, расчетный расход: 61 400 м3 / с (любезно предоставлено проф. Н. ПИНТО). Водосброс в эксплуатации (поток снизу вверх). Обратите внимание на воздух воздухозаборники на левой стене, хотя отверстия для воздуха не были построены поперек перевернуть водосброс. К бетону применялись строгие критерии допуска. облицовка поверхности при строительстве и устройства аэрации. ненужный.
Фото № 3: Водосброс на плотине Клайд (Новая Зеландия) во время строительства в марте 1988 г. Обратите внимание на строительные леса на водосбросе. устройство аэрации.
Фото № 4: Устройство аэрации водосброса. модель: макет устройства аэрации водосброса плотины Клайд в масштабе 1/15; поток условия: Fr = 6,5, V = 5,8 м / с, d = 85 мм. (См. Также CHANSON 1989а, 1989б, 1990)
Фото № 5: Эскиз водосброса устройство аэрации (после CHANSON 1997).
Фото № 6: Плотина Чхунджу, Корея.Построенная в 1985 году бетонная гравитационная плотина имеет высоту 97,5 м, высоту 447 м. длинный и оснащен 4 турбинами по 100 МВт. Расположен на Южном Хань река, водохранилище многоцелевое: борьба с наводнениями, гидроэнергетика и водоснабжение. поставка. Фото № 6А: подробности Водосброс на плотине Чхунджу 14 сентября 2005 г. Фото № 6Б: Детали устройств аэрации водосброса; второе дно слот не нужен. Фото № 6С: Деталь первого отверстия для аэрации, расположенного на нижнем конце затвора. пирсы.

Связанные ссылки

Список литературы [1] ШАНСОН, Х. (1997). «Воздушный пузырь Унос в турбулентных сдвиговых потоках со свободной поверхностью ». Academic Press , Лондон, Великобритания, 401 страница (ISBN 0-12-168110-6).
[2] FALVEY, H.T. (1990). «Кавитация в желобах и водосбросах». USBR Engrg. Монография , № 42, Денвер, Колорадо, США, 160 страниц.
[3] ШАНСОН, Х. (1989). «Поток после аэратора. Расстояние между аэраторами». Jl Гид. Res. , IAHR, Vol. 27, No. 4, pp. 519-536. (PDF Версия на EprintsUQ)
[4] ШАНСОН, Х. (1989). «Исследование воздухововлекающих и аэрационных устройств». Jl Гид. Res. , IAHR, Vol. 27, No. 3, pp. 301-319. (PDF версия на EprintsUQ)
[5] LAALI, A.R., и MICHEL, J.M. (1984). «Воздухововлечение в вентилируемые Полости: случай полностью развернутой «полуполости».» мл жидкости Англ. , Пер. ASME, сентябрь, т. 106, с.319.
[6] ШАНСОН, Х. (1990). «Исследование потребности в воздухе на аэраторе водосброса». мл Fluids Eng. , Пер. ASME, Vol. 112, сентябрь, стр. 343–350. (скачать PDF файл )
[7] РАССЕЛ, С.О., ШИХАН, Г.ДЖ. (1974). «Влияние увлеченного воздуха на Кавитационные повреждения ». Can. Jl of Civil Engrg. , Vol. 1, pp. 97-107.
[8] ШАНСОН, Х.(1995). «Прогнозирование заполнения вентилируемых полостей. за аэраторами водосброса «. Jl Hyd. Res. , IAHR, Vol. 33, No. 3, С. 361-372. (Скачать PDF файл)
[9] ШАНСОН, Х. (1999). «Гидравлика Течения в открытом канале: введение ». Butterworth-Heinemann , Лондон, Великобритания, 512 страниц (ISBN 0 340 74067 1). ШАНСОН, Х. (2002). «Hidraulica Del Flujo De Canales Abiertos «, McGraw холм Interamericana , Divisin Universidad, Columbia (ISBN: 958-410-256-7) (на испанском языке).
[10] CHANSON, H., и TOOMBES, L. (2002). «Рассеяние энергии и воздух Унос в ступенчатом ливневом водном пути: экспериментальное исследование ». Jl of Ирригация и дренаж Engrg. , ASCE, Vol. 128, No. 5, с. 305-315 (ISSN 0733-9437). (Скачать PDF Файл)

Видео ролики на YouTube
Физическое моделирование уноса пузырьков воздуха при плоском вертикальном погружении. Самолеты — {https://youtu.be/GcAiBD4LpwM}
Пошаговое исследование водосброса — {https: // youtu.be / j_AsUXD4D3M}

Библиография

ШАНСОН, Х. (1988). «Исследование вовлечения воздуха и аэрации Устройства на модели водосброса ». Кандидатская диссертация, кафедра гражданского строительства, Кентерберийский университет, Крайстчерч, Новая Зеландия. (PDF версия на UQeSpace) Заказать Форма
ШАНСОН, Х. (1991). «Аэрация свободной струи над водосбросом». мл Hyd. Res. , IAHR, Vol. 29, No. 5, pp. 655-667 & Vol.29, вып. 6, стр. 864 (ISSN 0022-1686). (PDF Версия на EprintsUQ)
ШАНСОН, Х. (1993). «Измерения скорости при высоких скоростях Воздухо-водяные форсунки ». мл Hyd. Res. , IAHR, Vol. 31, No. 3, pp. 365-382 & № 6, стр. 858 (ISSN 0022-1686). (Скачать PDF файл)
ШАНСОН, Х. (1993). «Модельные исследования устройства аэрации водосброс Клайд Дэм ». Бюллетень ANCOLD , № 94, стр. 29-45. (Запись на UQeSpace) (PDF файл)
ШАНСОН, Х.(1994). «Аэрация и деаэрация внизу Устройства аэрации на водосбросах ». Can. Jl of Civil. Eng. , Vol. 21, No. 3, июнь, с. 404-409 (ISSN 0315-1468). (Скачать PDF файл)
ШАНСОН, Х. (2004). « Экологический Гидравлика течений в открытом канале . «Elsevier-Butterworth-Heinemann, Оксфорд, Великобритания, 483 страницы (ISBN 0 7506 6165 8).
ШАНСОН, Х. (2004). «Воздухововлечение в гидротехнике». в «Речном, экологическом и Прибрежные разработки в гидротехнике «, Балкема, Лейден, Нидерланды, Proc.Международный семинар по современной гидротехнике, 16-19 февраля 2004 г., Бари, Италия, M. MOSSA, Y. YASUDA and H. CHANSON Ed., Стр. 17-63 (ISBN 04 1535 899 X). (PDF версия на EprintsUQ)
ШАНСОН, Х. (2013). «Гидравлика аэрированных потоков: Qui Pro Quo?» Журнал гидравлических исследований, IAHR, Приглашенный доклад о видении, Vol. 51, No. 3, pp. 223-243 (DOI: 10.1080 / 00221686.2013.795917) (ISSN 0022-1686). (Постпринт в UQeSpace) (Перепечатка) (PDF файл)
ХАГЕР, В.Х. (1992). «Водосбросы, ударные волны и вовлечение воздуха — Обзор и рекомендации ». Бюллетень ICOLD , № 81, январь, 117 страниц.
КРАМЕР, К. (2004). «Развитие вентилируемого потока в желобе». Кандидат наук. дипломная работа, VAW, ETH-Zrich, Швейцария, 178 стр. (также Mitteilungen дер Versuchsanstalt fur Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH-Zurich, Switzerland, № 183.)
НИЗКИЙ, H.S. (1986). «Модельные исследования водосброса Клайд Дам» аэраторы.» Отчет об исследовании № 86-6 , Департамент гражданской инженерии, Univ. Кентербери, Крайстчерч, Новая Зеландия.
ПИНТО, Н.Л. де С. (1984). «Оценка модели аэраторов в Поток съемки ». Proc. Intl Symp. On Scale Effects in Modeling Hydraulic Structures , IAHR, Esslingen, Germany, редактор H. KOBUS, стр. 4.2-1 / 4.2-6.
ВИШЕР Д., ФОЛЬКАРТ П. и СИГЕНТАЛЕР А. (1982). «Гидравлическое моделирование воздушных щелей в открытых желобах водосбросов.» Междунар. Конф. по гидравлическому моделированию строительных конструкций , BHRA Fluid Engineering, Ковентри, Великобритания, стр. 239-252.
ВОЛКАРТ, П., и ЧЕРВЕТ, А. (1983). «Воздушные щели для потока Аэрация ». Mitteilungen der Versuchsanstalt fur Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie , ETH-Zurich, Switzerland, No. 66.
ФОЛЬКАРТ, П., и РУЧМАНН, П. (1984). «Воздухововлечение Устройства (воздушные щели). « Mitteilungen der Versuchsanstalt fur Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie , ETH-Zurich, Switzerland, No.72.
TOOMBES, L., и CHANSON, H. (2007). «Поверхностные волны и Шероховатость в самоаэрируемом сверхкритическом потоке ». Жидкость Механика, Vol. 5, No. 3, pp. 259-270 (DOI 10.1007 / s10652-007-9022-y) (ISSN 1567-7419 (Print) 1573-1510 (Online)). (PDF-файл по адресу UQeSpace)

Благодарности Писатель благодарит профессора Н.Л. де С. Пинто и Companhia Paranaense de Energia и Ян ШАСЕРО.

Лицензия


Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Непортированная лицензия.

Hubert ШАНСОН — профессор гражданского строительства, гидротехники. и механика жидкостей окружающей среды в университете Квинсленда, Австралия. Его исследовательские интересы включают разработку гидротехнические сооружения, экспериментальные исследования двухфазных потоков, прикладная гидродинамика, гидротехника, моделирование качества воды, механика экологических жидкостей, эстуарные процессы и природные ресурсы.Он был активным консультантом как государственных учреждений, так и частные организации. В его послужном списке более 1200 публикаций. международные реферируемые статьи и его работы были процитированы более 6500 раз (WoS) до 22 500 раз (Google Scholar) с 1990 года. Его индекс Хирша составляет 43 (WoS), 47 (Scopus) и 76 (Google). Scholar), и он входит в число 150 наиболее цитируемых исследователей в гражданское строительство в Шанхае Глобальный рейтинг академиков.Хьюберт Шансон — автор двадцати книги, в том числе «Гидравлическое проектирование ступенчатых каскадов, каналов, водосливов и водосбросов »( Pergamon , 1995), «Унос пузырьков воздуха в Турбулентные сдвиговые потоки со свободной поверхностью »( Academic Press , 1997), «Гидравлика течения в открытом канале: введение »( Butterworth-Heinemann , 1-е издание 1999 г., 2-е редакция 2004 г.), «Гидравлика Ступенчатые желоба и водосбросы »(Балкема, г. 2001), «Экологическая Гидравлика течений в открытом канале »( Butterworth-Heinemann , 2004), «Приливная Борес, Эгир, Игре, Маскарет, Поророка: теория и наблюдения »(Мир Научный, 2011), «Прикладная Гидродинамика: Введение »(CRC Press, 2014).Он является соавтором еще трех книг «Механика жидкости». для экологов »( IPC Press , 2002),« Механика жидкости для экологов. Студенческое издание »(МПК, 2006 г.) и «Рыба, плавающая в бурных водах. Гидравлика. для оказания помощи при проходе рыбы вверх по течению в боксовых культивах »( CRC Press 2021). Его учебник« Гидравлика of Open Channel Flows: An Introduction «уже переведен на испанский ( McGraw-Hill Interamericana ) и китайский ( Hydrology Bureau of Yellow Комитет охраны реки ), а второй Издание вышло в 2004 году.В 2003 году МАПЧ вручил ему 13-ю премию Артура Иппена за выдающиеся достижения в гидротехнике. Американец Общество инженеров-строителей, Институт окружающей среды и водных ресурсов (ASCE-EWRI) вручил ему награду 2004 года за лучшую работу. в Журнале ирригации и дренажной инженерии («Энергия Рассеивание и вовлечение воздуха в ступенчатый штормовой водный путь «Шансон и Toombes 2002), почетная награда 2018 г. за «Минимум Энергия и транскритический поток в нестационарном потоке в открытом канале «Автор: Кастро-Оргаз и Шансон (2016) в журнале ASCE Journal of Irrigation and Дренажная инженерия и награда выдающегося рецензента 2020 года.В Институт инженеров-строителей (Великобритания) вручил ему медаль Бейкера 2018 года. В В 2018 году он был введен в должность научного сотрудника Австралазийской ассоциации Общество механики жидкостей. Хьюберт Шансон отредактировал еще несколько книг. : «Речные, экологические и прибрежные Разработки в гидротехнике »(Mossa, Yasuda & Chanson 2004, Балкема), «Гидравлика. В Следующая волна »(Chanson & Macintosh 2004, инженеры Австралия), «Гидравлический Структуры: вызов для инженеров и исследователей »(Matos & Chanson 2006, Университет Квинсленда), «Опыт и Проблемы в канализации: измерения и гидродинамика »(Larrate & Шансон 2008 г., Университет г. Квинсленд), «Гидравлический Структуры: Полезные системы сбора воды или реликвии? »(Janssen & Chanson 2010, Квинслендский университет), «Остаток средств и неопределенность: вода в меняющемся мире »(Valentine et al.2011, Инженеров Австралии), «Гидравлический Структуры и общество Инженерные проблемы и крайности » (Шансон и Тумбес, 2014 г., Университет Квинсленда), «Энергия Рассеивание в гидротехнических сооружениях »(Шансон 2015, IAHR Монография, CRC Press). Он возглавлял Организацию 34-го Всемирный конгресс IAHR, проходивший в Брисбене, Австралия, с 26 июня по 1 июля 2011 г. Он председательствовал в Научном комитете 5-й МАПЧ. Международный симпозиум по гидротехническим сооружениям прошел в Брисбене в г. Июнь 2014 г.Он был сопредседателем организации 22-го австралийского флюида. Конференция по механике прошла в гибридном формате в Брисбене, Австралия. 6-10 декабря 2020г.
Его домашняя страница в Интернете: http://www.uq.edu.au/~e2hchans. Он также разработал веб-сайт галереи фотографий {http://www.uq.edu.au/~e2hchans/photo.html} который с момента создания получил более 2000 посещений в месяц.

Больше фотографий самоаэрации можно посмотреть здесь. …
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ИНТЕРНЕТ
Подробнее об истории арочных плотин … Еще о детской кроватке из дерева плотины … Подробнее о стали плотины …
Подробнее о технике отказы … Еще о резине плотины … Подробнее о приливных канал …
Подробнее о формальном водном саду …. Подробнее о рапиде осадконакопление в Австралии…
Подробнее о водопропускных трубах с минимальными потерями энергии .. Подробнее о минимальной энергии Водосливы …

Эту страницу посетили 10 808 раз в период с 18 сентября 2001 г. и июнь 2012 г.
Последнее обновление 11.09.2021 г.

Кавитация

Кавитация — распространенная проблема в насосах и регулирующих клапанах, вызывающая серьезный износ и поломки.При неправильных условиях кавитация резко сокращает срок службы компонентов.

Что такое кавитация?

Кавитация может возникнуть, когда местное статическое давление в жидкости достигает уровня ниже давления пара жидкости при фактической температуре. Согласно уравнению Бернулли это может произойти, когда жидкость ускоряется в регулирующем клапане или вокруг рабочего колеса насоса.

Само испарение не вызывает повреждений — повреждение происходит, когда пар почти сразу после испарения схлопывается, когда скорость уменьшается, а давление увеличивается.

Предотвращение кавитации

Как правило, кавитации можно избежать, увеличив расстояние (разность давлений) между фактическим местным статическим давлением в жидкости и давлением паров жидкости при фактической температуре

Это может быть выполнено:

  • модернизация компонентов, инициирующая высокие скорости и низкие статические давления
  • увеличение общего или локального статического давления в системе
  • снижение температуры жидкости

модернизация компонентов, инициирующая высокую скорость и Низкое статическое давление

Кавитации и повреждений можно избежать, используя специальные компоненты, разработанные для реальных суровых условий.

  • Условия с огромными перепадами давления могут — с ограничениями — обрабатываться с помощью многоступенчатых регулирующих клапанов
  • Сложные условия перекачки с температурами жидкости, близкими к температуре испарения, могут обрабатываться с помощью специальных насосов, работающих по другим принципам, чем центробежные насосы

Повышение общего или местного давления в системе

Путем увеличения общего или местного давления в системе расстояние между статическим давлением и давлением испарения увеличивается, и можно избежать испарения и кавитации.

Отношение между статическим давлением и давлением испарения — показатель возможности испарения, часто выражается числом кавитации.

К сожалению, не всегда возможно увеличить общее статическое давление из-за классификации систем или других ограничений. Местное статическое давление в компонентах может быть увеличено путем опускания (подъема) компонента в системе. Регулирующие клапаны и насосы, как правило, следует располагать в нижней части системы , чтобы максимизировать статический напор.

Это обычное решение для питающих насосов котлов, получающих горячий конденсат (вода, близкая к 100 o C ) из приемников конденсата в паровых установках.

Снижение температуры жидкости

Давление испарения зависит от температуры жидкости. Давление пара для воды — нашей наиболее распространенной жидкости — указано ниже:

Примечание! — имейте в виду, что давление испарения и возможная кавитация резко возрастают с увеличением температуры воды.

Кавитации можно избежать, разместив компоненты в самой холодной части системы. Пример — насосы и регулирующие клапаны в системах отопления обычно размещают в «холодных» обратных линиях перед нагревателями и теплообменниками.

Конструкция сопла для создания кавитации; Модель CAD (слева), изготовленная …

Контекст 1

… Сопло, в котором возникла кавитация, показано на рисунке 1. Это же сопло использовалось первым автором для выполнения измерений усредненной по времени паровой доли. с медицинской КТ-системой [15]….

Контекст 2

… последнее изображение в этом разделе (рисунок 10) показывает изображение усредненного количества жидкой воды α в области схлопывания кавитационного канала (зона III на рисунке 6). Из рисунка 10 ясно видно, что значение α близко к 100% жидкой воды, но немного более темные значения указывают на то, что в этой области кавитационного канала все еще присутствует некоторая пустота. …

Контекст 3

… последнее изображение в этом разделе (рисунок 10) показывает изображение усредненного количества жидкой воды α в области схлопывания кавитационного канала (зона III на рисунке 6).Из рисунка 10 ясно видно, что значение α близко к 100% жидкой воды, но немного более темные значения указывают на то, что в этой области кавитационного канала все еще присутствует некоторая пустота. …

Context 4

… упоминалось ранее, скорость исследуемого потока очень высока с 12,7 мс -1, и полученные изображения реконструируются из проекций длительностью измерения 1 мс. На рисунке 11 изображена последовательность из 8 изображений КТ, сделанных при z = 33 мм с интервалом времени Δ t  = 1 мс между изображениями.Ясно видно возникновение кавитации. …

Контекст 5

… На рисунке 13 представлены кавитационные структуры, отображаемые в конце 1-й трети кавитационного канала. Кавитационное кольцо на стенке все еще присутствует, поэтому его пустотная доля менее выражена по сравнению с рисунком 12. …

Контекст 6

… низкая водная доля удлиненного пузырька сильной кавитации также становится отчетливой. видно, если посмотреть на значения пикселей вдоль линии, проходящей через изображение (черная линия на рисунке 14).Таким образом, линия прорезает пузырек (см. КТ-изображение на рисунке 14). …

Context 7

… Низкая водность удлиненного пузыря сильной кавитации также становится отчетливо видимой, если посмотреть на значения пикселей вдоль линии, проходящей через изображение (черная линия на рисунке 14). Таким образом, линия прорезает пузырек (см. КТ-изображение на рисунке 14). На диаграмме, на которой значения пикселей нанесены на график x (см. Диаграмму на рисунке 14), можно выделить несколько характерных областей….

Контекст 8

… линия тем самым прорезает пузырек (см. Изображение КТ на рисунке 14). На диаграмме, на которой значения пикселей нанесены на график x (см. Диаграмму на рисунке 14), можно выделить несколько характерных областей. Слева от диаграммы низкий уровень жидкой воды можно увидеть на кривой в области стенки (обозначенной буквой «W»). …

Контекст 9

… Слева от диаграммы низкий уровень жидкой воды можно увидеть на кривой в области стены (обозначенной буквой «W»).Это также видно на КТ-изображении на рисунке 14. Справа доля воды не опускается до уровня левой стороны, что также видно на изображениях и может быть причиной ограниченного углового артефакта. (см. раздел 5). …

Контекст 10

… области стен, PV в основном находится в пределах диапазона измеренных значений пикселей для воды и воздуха. Пик выше измеренного значения для воды внутри канала является причиной артефакта движения («A» на рисунке 14).За пределами канала также видны два пика около стенки, которые были вызваны фильтром алгоритма обратной проекции. …

Context 11

… канал, также видны два пика около стенки, которые были вызваны фильтром алгоритма обратной проекции. В конце концов, сильный пузырь («S» на рисунке 14) хорошо выражен, а диаграмма показывает, что в этой области нет жидкой воды. Этот очень низкий уровень затухания подтверждает тезис об отсутствии жидкой воды внутри изображаемой структуры, которая выглядит как удлиненный пузырь….

Контекст 12

… событие, которое происходит в исследуемом потоке, изображено на рисунке 15. Путем визуализации кавитационных структур с помощью научной высокоскоростной камеры с частотой кадров 9000 кадров в секунду (фотографии в рисунок 15), виден быстрый радиальный перенос пузырьковой жидкости. …

Контекст 13

… событие, которое происходит в исследуемом потоке, изображено на рисунке 15. Путем визуализации кавитационных структур с помощью научной высокоскоростной камеры с частотой кадров 9000 кадров в секунду (фотографии в рисунок 15), виден быстрый радиальный перенос пузырьковой жидкости.Поскольку событие происходит очень внезапно и кажется, что жидкость вырывается из ЖК, авторы назвали это событие «взрывом». …

Контекст 14

… КТ изображения на рисунке 15 были сделаны в интервале времени 0,5 мс. В центре изображений видна зона кавитации внутри ЖК (черные стрелки на рисунке 15), которая не сильно связана с зоной кавитации у стенки и быстро растет от плоскости 1 к плоскости 2. Поскольку кавитация является занимая большой объем, оставшаяся жидкая вода быстро смещается к стене из-за соображений непрерывности….

Контекст 15

… КТ-изображения на рисунке 15 были получены с интервалом времени 0,5 мс. В центре изображений видна зона кавитации внутри ЖК (черные стрелки на рисунке 15), которая не сильно связана с зоной кавитации у стенки и быстро растет от плоскости 1 к плоскости 2. Поскольку кавитация является занимая большой объем, оставшаяся жидкая вода быстро смещается к стене из-за соображений непрерывности. Снаружи это выглядит так, как будто пузырящаяся вода вырывается из ЖК (см. Фотографии на рисунке 15)….

Контекст 16

… в центре изображений видна зона кавитации внутри ЖК (черные стрелки на рисунке 15), которая не сильно связана с зоной кавитации у стены и является быстро растет от плоскости 1 к плоскости 2. Поскольку кавитация занимает большой объем, оставшаяся жидкая вода быстро смещается к стенке по причинам непрерывности. Снаружи это выглядит так, как будто пузырящаяся вода вырывается из ЖК (см. Фотографии на рисунке 15).Этот пример убедительно демонстрирует, что высокоскоростной КТ может предоставить дополнительную важную информацию о кавитации и развитии потока. …

Context 17

… на фотографиях хорошо видно, что кавитация не прекращается сразу в определенном положении канала. Кавитационные облака иногда выходят из области сильной кавитации и переносятся вниз по потоку (первая и третья фотографии на рисунке 16). После того, как эти облака смываются вниз по потоку или просто исчезают из-за повышения давления в самом конце кавитационного канала, на фотографии видна только чистая жидкая вода без кавитации (вторая фотография на рисунке 16)….

Контекст 18

… облака иногда выходят из области сильной кавитации и переносятся вниз по потоку (первая и третья фотографии на рисунке 16). После того, как эти облака смываются вниз по потоку или просто исчезают из-за повышения давления в самом конце кавитационного канала, на фотографии видна только чистая жидкая вода без кавитации (вторая фотография на рисунке 16). …

Контекст 19

… как ожидается, исходя из усредненного КТ-изображения этой зоны, высокоскоростные КТ-изображения также показывают очень слабую кавитацию или ее отсутствие.Кроме того, изображения КТ на рис. 16 показывают явления, аналогичные фотографиям на рис. 16. В то время как на первом и третьем КТ-изображениях видны области легкой кавитации, на втором изображении видна только жидкая вода. …

Context 20

… как ожидается, исходя из усредненного КТ-изображения этой зоны, высокоскоростные КТ-изображения также показывают очень слабую кавитацию или ее отсутствие. Кроме того, изображения КТ на рис. 16 показывают явления, аналогичные фотографиям на рис. 16. В то время как на первом и третьем КТ-изображениях видны области легкой кавитации, на втором изображении видна только жидкая вода….

Context 21

… вряд ли возможно зафиксировать небольшие и высокодинамичные кавитационные структуры в области обрушения из-за относительно длительного времени измерения, равного 1 мс. Но даже с этим недостатком, пятно сильной кавитации можно было идентифицировать на первом КТ-изображении рисунка 16 (черная стрелка).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.