ВВЕДЕНИЕ 5
1 Экспериментальные исследования динамической прочности жидкости 7
2 Основные физические свойства технических жидкостей и понятия реологии . 8
2.1 Идеальные тела 9
2.2 Ньютоновские жидкости 10
2.3 Неньютоновские жидкости 11
2.4 Вязкость жидкостей 12
3 Физические основы кавитационных процессов 14
3.1 Возникновение кавитация 14
3.2 Кавитационная прочность 15
3.3 Математическая модель схлопывания пузырька 18
3.4 Рост и схлопывание кавитационного пузырька 19
3.5 Термодинамика пузырьков и тепловой механизм возникновения
кавитации 27
4 Применение кавитационных технологий 29
4.1 Кавитационные аппараты 29
4.2 Исследование кавитационнообработанных материалов 33
4.3 Способы, позволяющие получать кавитацию 34
5 Методы исследования кавитации в технологических установках 36
5.1 Гидравлические методы исследования кавитации в местных
сопротивлениях 37
5.2 Акустические методы исследования кавитации в местных сопротивлениях 39
5.3 Электрические методы исследованиях кавитации 43
5.4 Радиоактивные методы исследованиях кавитации 45
5.5 Визуальные наблюдения, фотографирование и киносъемка 47
5.6 Методы и приборы для измерения растягивающих напряжений в
жидкости 48
6 Экспериментальная лабораторная установка 62
6.1 Описание лабораторной установки 62
6.2 Ход проведения эксперимента 64
6.3 Результаты экспериментов [изъято пункт 6.3] 65
6.4 Выводы по проделанной работе 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68
Основные физические свойства технических жидкостей, без знания которых невозможно грамотное инженерное проектирование гидравлических машин и механизмов, достаточно хорошо изучены и широко представлены в технической литературе. К таким свойствам следует отнести плотность, вязкость, сжимаемость, температурное расширение, растворимость газов, поверхностное натяжение и испаряемость. Учет только этих свойств жидкости недостаточен в случаях, когда в рабочих камерах машин и в полостях гидравлических устройств автоматики абсолютное давление падает ниже атмосферного и жидкость находится в разреженном состоянии.
Существует большое количество работ, среди которых можно отметить работы [1-5], посвященные вопросу прочности жидкости на разрыв, хотя это понятие является чисто условным, так как жидкость, в отличие от твердого тела, не может продолжительное время выдерживать растягивающие напряжения. Динамический разрыв жидкости, при котором она лишь доли секунды испытывала растягивающее напряжение (абсолютное давление, при этом, становилось меньше нуля) был осуществлен Дэвисом (Davies R.M.) в 1955 году. Автор работы [6] выполнил исследования разрывной прочности минерального масла, оценивая ее величиной абсолютного давления, при котором жидкость перестает быть сплошной средой и из нее начинают выделяться парогазовые пузырьки малого размера. Именно началом выделения таких пузырьков оценивалась разрывная прочность реальной жидкости, хотя происходило некоторое уменьшение абсолютного давления при полном разрыве сплошности с образованием в объеме жидкости крупных кавитационных каверн.
Гидродинамическая кавитация в жидкости, обусловленная резким падением абсолютного давления при увеличении скоростного напора в сжатом сечении потока, имеет локальный характер.
Поскольку гидродинамическая кавитация является сложным многопараметрическим процессом, для решения практических задач широко применяются экспериментальные методы, основанные на проведении необходимых измерений в лабораторных условиях на моделях. Данная тема актуальна в наши дни, поскольку результаты, полученные на лабораторных установках, позволяют улучать эффективность работы реальных технологических установок.
Целью предлагаемой работы является исследование динамической прочности технологических жидкостей экспериментальным методом. В качестве объектов исследований выбраны водопроводная и дистиллированная вода, а также медицинский антисептический раствор 95% и нефть Юрубченского месторождения.
Поскольку гидродинамическая кавитация является сложным многопараметрическим процессом, для решения практических задач широко применяются экспериментальные методы, основанные на проведении необходимых измерений в лабораторных условиях на моделях. Данная тема актуальна в наши дни, поскольку результаты, полученные на лабораторных установках, позволяют улучать эффективность работы реальных технологических установок.
В ходе данной работы достигнуты следующие цели:
1) была создана экспериментальная установка для определения динамической прочности жидкостей, а также осуществлена её адаптация к поставленным задачам;
2) проведены эксперименты для дистиллированной и водопроводной воды, медицинского антисептического раствор 95% и нефти из Юрубченского месторождения двумя разными способами;
3) проанализированы данные, полученных в ходе исследований и проведено сравнение двух методов;
4) сделаны выводы по проделанной работе.
