Кавитация
В некоторых случаях при движении жидкости в закрытых руслах происходит явление, связанное с изменением агрегатного состояния жидкости, т.е. превращение ее в пар с выделением из жидкости растворенных в ней газов.
Р
ис.
4.2. Схема трубки для демонстрации
кавитации
При небольшой скорости никаких видимых изменений в движении жидкости не происходит. При увеличении скорости движения жидкости в узком сечении трубки Вентури 2-2 появляется отчетливая зона с образованием пузырьков газа. Образуется область местного кипения, т.е. образование пара с выделением растворенного в воде газа. Далее при подходе жидкости к сечению 3-3 это явление исчезает.
Это явление обусловлено следующим. Известно, что при движении жидкой или газообразной среды, давление в ней падает. Причем, чем выше скорость движения среды, тем давление в ней ниже. Поэтому, при течении жидкости через местное сужение 2-2, согласно уравнению неразрывности течений, увеличивается скорость с одновременным падением давления в этом месте. Если абсолютное давление при этом достигает значения равного давлению насыщенных паров жидкости при данной температуре или значения равного давлению, при котором начинается выделение из нее растворимых газов, то в данном месте потока наблюдается интенсивное парообразование (кипение) и выделение газов. Такое явление называется кавитацией.
Таким образом, кавитация – это местное нарушение сплошности течения с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке.
Кавитация в обычных случаях является нежелательным явлением, и ее не следует допускать в трубопроводах и других элементах гидросистем. Кавитация возникает в кранах, вентилях, задвижках, жиклерах и т.д.
Требования к жидкостям.
Рабочая жидкость гидросистем должна обладать:
хорошими смазывающими свойствами;
минимальной зависимостью вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур;
низкой упругостью насыщенных паров и высокой температурой кипения;
нейтральностью к применяемым материалам и в частности к резиновым уплотнителям и малым адсорбированием воздуха, а также легкостью его отделения;
высокой устойчивостью к механической и химической деструкции и к окислению в условиях применяемых температур, а также длительным сроком службы;
высоким объемным модулем упругости;
высокими коэффициентами теплопроводности и удельной теплоемкости и малым коэффициентом теплового расширения;
высокими изолирующими и диэлектрическими качествами;
жидкость и продукты ее разложения не должны быть токсичными.
Важными параметрами характеристики жидкости являются температуры застывания и замерзания.
Температурой застывания по ГОСТу 1929—51 называют такую наиболее высокую температуру, при которой поверхность уровня масла, залитого в стандартную пробирку, не перемещается при наклоне пробирки на 45° в течение 5 мин. Эта температура характеризует жидкость с точки зрения сохранения текучести, а следовательно, возможности транспортировки и слива в холодное время года.
Температура застывания масла должна быть не менее чем на 10—17° С ниже наименьшей температуры окружающей среды, в условиях которой будет работать гидросистема.
1
Температурой замерзания называют температуру начала кристаллизации, т. е. температуру, при которой в жидкости образуется облачко из мельчайших кристаллов. При этом не должно быть расслаивания жидкости и выделения из нее составных компонентов.
Жидкость не должна содержать легкоиспаряющиеся компоненты, испарение которых может привести при продолжительной эксплуатации к загустению жидкости.
Огнестойкость жидкостей. Для многих случаев применения жидкости важной характеристикой является ее огнестойкость: жидкость не должна быть причиной возникновения или распространения пожара.
Диэлектрические свойства. Для многих случаев применения изолирующие и диэлектрические свойства жидкостей.
Воздействие жидкости на резиновые детали. Важным пара-метром, характеризующим качество рабочих жидкостей для гидросистем, является воздействие их на применяемые материалы и в частности на резиновые детали гидроагрегатов. Усадка, набухание и размягчение резиновых деталей уплотнительных узлов, происходящие под воздействием жидкости, сопровождаются нарушением герметичности и прочими дефектами в работе гидроагрегатов.
2