На участках многих местных сопротивлений или при течении в сужи-
|
Рис, 6.13: Схема гидравлического тарана |
вающемся трубопроводе скорости потока жидкости резко возрастают, в результате чего давление при постоянной температуре в нем согласно (6.3) уменьшается. Если давление становится близким к давлению насыщенных паров жидкости pHас, происходит ее вскипание, в жидкости возникают отдельные пузырьки, заполненные паром и растворенными в жидкости газами. При интенсивном росте пузырьков в зоне пониженного давления они могут сливаться друг с другом, образуя макроскопические полости — каверны, давшие название явлению в целом[29] Если при движении пузырьки выносятся в зону повышенного давления, они могут сжиматься или схло- пываться (коллапсировать). Такие переносимые пузырьки и каверны могут образовываться или вблизи поверхности омываемого тела в точках минимального давления, или в ядрах движущихся вихрей. Кавитационные явления наблюдаются вдоль осей вихревых шнуров, какие, например, сходят с концов лопастей гребных винтов и лопастных гидромашин, а также вблизи вибрирующих твердых поверхностей, если амплитуда пульсаций достигает некоторого порогового значения. Основным параметром и критерием
подобия кавитациониых явлений служит число кавитации
p- pk
|
2 оо |
к =
0.5 p v,
где — давление и скорость потока на бесконечном удалении; pK —
к
называется критическим. Оно зависит как от формы тела, которой определяется закон изменения давления по его поверхности, так и от свойств жидкости. Поскольку образование и рост пузырьков в жидкости начинаются при вполне определенном давлении, критическому значению ккр должно соответствовать именно это давление ркр = рИж. Если известно значе-
к
то предельно допустимую скорость в трубопроводе перед местным сопротивлением или сужением сечения определяют по формуле
При возникновении кавитация пренебрежимо мало влияет на структуру потока, однако при ее развитии это влияние становится все более существенным, и в стадии развитой кавитации поток приобретает совершенно новые формы. Каверны конечных размеров, заполненные смесью пара и выделившихся газов, могут занимать в потоке значительное место, а их поверхности служат жидкими границами течения. Для скоростей v < v^ коэффициенты местных сопротивлений, лобовое сопротивление и подъемную силу, действующие на омываемые потоком профили, определяют без учета влияния кавитации. Для проверочного гидравлического расчета трубопровода на бескавитационную работу необходимо знать коэффициенты всех местных сопротивлений, имеющихся в системе, и соответствующие критические числа кавитации. Предельно допустимая скорость течения перед каждым местным сопротивлением должна определяться по выражению (6.27).
предыдущаяследующая
