ЭФФЕКТ НАГРЕВАНИЯ ЖИДКОСТИ ПУТЕМ КОНТРОЛИРУЕМОЙ КАВИТАЦИИ

ЭФФЕКТ НАГРЕВАНИЯ ЖИДКОСТИ ПУТЕМ КОНТРОЛИРУЕМОЙ КАВИТАЦИИ

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Просмотры

3

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 45 (90), ноябрь ‘22

Дата публикации 03.11.2022

Поделиться

В данной статье рассматриваются некоторые аспекты развития кавитационного способа производства тепла в тепловой физике. Также сделан обзор нескольких физических справочников, в которых изложены точки зрения на термодинамический эффект кавитации. Проведён анализ первоначальных экспериментов по контролируемой кавитации с точки зрения термодинамики и теплового обмена.

Кавитация – это образование в жидкости полостей, наполненных газом, паром или их смесью (кавитационных пузырьков или каверн), возникающее в результате локального перепада давления в жидкости, происходящее либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация) или при прохождении акустической волны высокой интенсивности. во время вакуумного полупериода (акустическая кавитация). [1,2]

Управляемым процессом является искусственно созданный кавитационный эффект, позволяющий достичь высоких параметров преобразования электрической энергии на приводе насоса в тепловую энергию для нагрева воды [3,4].

В ряде сообщений Степанофф [5,6,7] после тщательного анализа влияния термодинамического эффекта доказывает прямую связь между процессами теплообмена и фазой разрушения или «микроколлапса» полостей. Распределение количества тепла, в том числе возможности внутреннего тепловыделения от воды к пару, сопровождается резким повышением температуры и последствиями разрушающего действия кавитации. В работах [8,9] отчетливо проявляется тенденция прямого переноса термодинамического эффекта на разрушающее действие исследуемых жидкостей.

В случае насосов для исследования криогенных жидкостей [10,11], где положение и влияние градиента температуры на физические параметры жидкостей подтверждены экспериментально, посвящено изучению влияния теплового или термодинамического эффекта. Расположение кавитационных микропустот вблизи стенок лопаток насоса сопровождается увеличением перепада температур жидкости, а нагрев жидкости увеличивается с усилением кавитационного эффекта.

Эта искусственно созданная кавитация в теплогенераторе [12], показанная на рис. 1, позволяла распределять энергию от воды к пару до тех пор, пока не будет выработано достаточное внутреннее тепло. Эта комбинация применялась для создания эффекта кавитации с сужающимся и расширяющимся соплом. Экспериментально подобраны размеры горловой вставки питательной трубы, углы экспонирования диффузора и конфузора, конфигурации и параметрические свойства вихревых лопаток.

Рисунок 1. Разрез кавитационного генератора тепла.

конфузор, 2 переходная точка с закрученными лопатками, 3-диффузор

 

Тепло, переданное жидкости при «схлопывании» полостей, нагревало стенки теплогенератора и воду в аккумулирующих баках. Однако созданная экспериментальная установка позволила получить некоторые данные о преобразовании энергии «коллапсной» фазы в тепловую.

На рис. 2 показана общая структура тестовой установки. Вода подавалась под давлением насосом 1 через контрольный вход 2. Массовый расход воды регистрировался водомером 3, а перепад давления – манометром 4. Вода, нагретая в кавитационном теплогенераторе 5, поступает по трубопроводу 6 в резервуар 7.

Рисунок 2. Цепь экспериментальной установки.

1-насос, 2-задвижка, 3-счётчик воды, 4-манометры, 5- кавитационный генератор тепла, 6-трубопровод, 7-резервуар

 

Для сравнения экспериментальных данных по термодинамическому эффекту кавитации были выбраны результаты из [13], поскольку геометрия канала, такая как конструкция трубы Вентуры, и диапазон высокоскоростных режимов в данном сечении были сопоставимы.

Весьма вероятно, что при организации процесса распределяется несколько основных видов внутренней энергии воды: внутренняя теплота парообразования при «схлопывании» паровой полости, энергия разрыва внутримолекулярных связей, энергия диссипации турбулентные вращающиеся вихри и эффект сжатия

Список литературы

  1. А.В.Сёма, А.П.Бондаренко. Производство строительных материалов с использованием эффекта кавитации для активации цементных вяжущих веществ. -Системные технологии. -2021.-№38.-С.102-109
  2. Боннин Ж.Р.: Термодинамический эффект в кавитации. Кавитационная Международная конференция, для Института Механической Инженерии. Лондон и Нью Иорк. стр. 355-362, 2017.
  3. Генератор мощности на ударной взрывной волне,2020. стр.98
  4. Кабрера Е., Эсперт В. и Мартинез. Влияние парообразования и полостной динамики на оценку теплового эффекта в кавитации. Симпозиум по гидравлическому оборудованию и кавитации, том 1, стр. 584-593.
  5. Кавитационный тепловой насос, К.Дюсенов, Е.Сергиевский. Российский Патент полезной модели № 37548,2019.
  6. Лекоффр Ивес е. Кавитационные пузыри. A.A. Балкема/Роттердам/Брук-филд, стр. 34-364.2022.
  7. Персалл И.С. Эффект температуры на кавитацию в насосе. М В Монография, Лондон, 2020. стр. 45-53.
  8. Пирсол, И. Кавитация / И. Пирсол. - М.: Книга по Требованию, 2019.
  9. Пирсол, И. Кавитация / И. Пирсол. - М.: Мир, 2016. стр.105
  10. Рейнольдс Осборн. Эксперименты, показывающие кипение воды…,2018. стр.255
  11. Стахл Х.А. и Степанофф А.Ж.: Термодинамические аспекты кавитацион-ных насосов, том 78. стр. 2020-2022.
  12. Степанофф А.Ж.: Кавитационные свойства жидкостей, том 86, стр.195-200.2021
  13. Степанофф А.Ж.: Кавитация в центробежных насосах с различными жидкостями. кроме воды, том 83. стр. 79-90, 2017.
  14. Хаммит Ф.Г.: Предсказуемая способность к кавитационному повреждению, 6-8 сентября 1977, Университет Стирлинга, Шотландия, также в наличии в Университете Мичигана, ноябрь. 2015.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 5 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее