Folyadékrendszertechnikai Intézet Előadás Kavitáció WS 201011
Folyadékrendszertechnikai Intézet Előadás Kavitáció WS 2010/11 Dr.-Ing. Gerhard Ludwig
Tartalom - Kavitációs előadás 1 Bevezetés 2 Fizikai alapok 3 Vizsgálatok a kavitáció kezdetéről 4 Haladó kavitáció 5 A kavitáció hatásai 2010. október 19. Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 2
Könyvek az előadás anyagának mélyítésére Kavitáció KNAPP/DAILY/HAMMIT Kavitáció McGraw-Hill Könyvtársaság ISAY Kavitation Schiffahrts-Verlag Hansa C Schroedter & Co. YOUNG Kavitáció McGraw-Hill Könyvtársaság BRENNEN Kavitációs és Bubble Dynamics McGraw-Hill Könyvvállalat LECOFFRE La cavitation Hermes Verlag Paris FRANC/MICHEL A kavitációs springer alapjai Hollandia 2010. október 19. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 3
Tartalom áttekintés - 1. fejezet Bevezetés 1.1 A kavitáció kifejezés meghatározása 1.2 Kavitáció - technikai jelentés 1.3 A kavitáció formái 1.4 A kavitáció kialakulásának hidrodinamikai okai 1.4.1 Belső áramlás 1.4.2 Külső áramlás 1.4.3 A lehetséges kavitáció helyei egy centrifugális szivattyúban 1.5 A kavitáció kezdetét befolyásoló paraméterek 1.5 .1 Példa szakítószilárdságra 1.5.2 Példa sugárkeverési zónára 2010. október 19. Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 4
1.1 A kavitáció fogalmának meghatározása (1) A folyadékok lokális fázisváltozása a hidrodinamikai nyomáscsökkenés következtében (vagyis a mozgással kapcsolatban) folyadékból gázneművé. Gőzzel és gázzal töltött üregek képződése. Ellentétben: forr vagy forral, párolgás, amelyet hő hozzáadása vagy a folyadékban lévő statikus nyomás csökkenése okoz. A keletkező gőzbuborékokat az áramlás magával viszi, és összeomlásként összeomlanak, amikor a nyomás ismét a gőznyomás fölé emelkedik. A teljes folyamat elpárologtatásból és kondenzációból áll. 2010. október 19-én Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 5
1.1 A kavitáció (2) kifejezés meghatározása Forrásfolyamat Forrásnyomás-csökkentés pl. előkészületben 2010. október 19-én Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 6
1.2 Kavitáció Műszaki jelentőség (1) Történelem 1895-ben az angol haditengerészet új rombolója nem érte el a tervezett sebességet. Ennek oka gyaníthatóan a légcsavar lapátjának gőzzel töltött üregében volt. Sir Thornycroft és Barnaby hajócsavarok kavitációjának első alapvető vizsgálata. 1895-ben Sir Charles Parsons megépíti az első kavitációs csatornát a hajócsavarok kavitációs jelenségeinek kivizsgálására, a század elején a hajócsavarok növekvő hajtóerejével egyre súlyosabb károkat találtak a lapátokban. Leonhard Euler már 1754-ben elméleti megfontolások alapján megjósolta a kavitáció lehetséges előfordulását. 2010. október 19-én Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 7
1.2 Kavitáció Műszaki jelentőség (2) Az első kavitációs csatorna Sir Charles Parsons (1895) által épített 2010. október 19-én Dr. Ludwig előadása a kavitációról WS 2010/11 8
1.2 Kavitáció Műszaki jelentőség (2) Hatások Kétfázisú áramlás képződése, amely szűkíti az áramlási gép szabad keresztmetszetét. - Változás a gép jelleggörbéjében (hatékonyságcsökkenés, szállítófej csökkenése). Erős rezgések lépnek fel. Jelentős zajok jelentkeznek. Anyagrombolás a buborékimplózió (azaz recondenzáció) során bekövetkező nagyfrekvenciás nyomásfeszültségek következtében. 2010. október 19-én Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 9
1.2 Kavitáció Műszaki jelentőség (3) Kavitáció használata Felületi tisztítás ultrahanggal a hang által indukált buborékok behatolásának agresszivitásának kihasználásával Folyékony sugár anyagok vágásához A kavitáció segítségével optimalizált vízsugaras vágás. A keverési folyamatok intenzívebbé tétele, pl. az élelmiszeriparban emulziók előállítása. Az üzemanyag-injektorok porlasztásának javítása, a szennyvíz tisztítása és tisztítása, a hideg párolgása és a szénhidrogének kivonása a szennyezett vízből. Káros mikroorganizmusok megsemmisítése (pl. Ballasztvíz tisztítása tartályhajókon) Litotripszia (vese és egyéb kövek felbomlása) A terápiás szerek helyi és térbeli korlátozott felszabadulása az emberi szervezetben a hang által kiváltott kavitáció segítségével 2010. október 19. Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 10
1.3 A kavitáció formái (1) Egy buborékos kavitáció Tip örvény kavitáció 2010. október 19. Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 11
1.3 A kavitáció formái (2) Csík kavitáció Tip örvény kavitáció 2010. október 19. Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 12
1.3 A kavitáció formái (3) 2010. október 19. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 13 Egy buborékos kavitáció
1.3 A kavitáció formái (4) 2010. október 19. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 14 Réteg kavitáció
1.3 A kavitáció formái (5) Örvénykavitáció nyíró rétegben 2010. október 19. Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 15
1.3 A kavitáció formái (6) 2010. október 19. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 16 Szuper kavitáció
1.3 A kavitáció formái (7) Bizonytalan felhő kavitáció 2010. október 19. Dr. Ludwig kavitációs előadás WS 2010/11 17
1.3 A kavitáció formái (8) Bizonytalan felhő kavitáció 2010. október 26-án Dr. Ludwig előadás kavitáció WS 2010/11 18