 |
5.2. Абсорбция и дегазация жидкостей. Растворение твёрдых
|
|
|
|
=, (5. 4)
где, для жидкостей 
=1000 
- плотность воды при Р=Ра и t = 
, для газов =1, 2 – плотность атмосферного воздуха.
в) удельный, или объёмный, вес γ
, (5. 5)
где g – удельная сила тяжести, или ускорение свободного падения, на поверхности Земли g=9, 81 
.
г) оносительный удельный, или относительный объёмный, вес 
(5. 6)
Различают статические параметры и параметры торможения (торможение – это уменьшение скорости потока препятствием). Статические параметры ( 
и др) – это параметры незаторможенной жидкости (газа), их может измерить прибор, неподвижный относительно жидкости (газа). В потоке статические параметры фиксирует прибор, движущийся вместе с потоком (либо подсоединённый к трубопроводу так, чтобы не тормозить поток). В покоящейся жидкости (газе) их может зафиксировать неподвижный прибор. Параметры торможения может измерить прибор, останавливающий течение в данном месте потока.
5. 2. Абсорбция и дегазация жидкостей. Растворение твёрдых
и жидких веществ
Абсорбцией называется поглощение объёмом жидкости газа, контактирующего с её поверхностью. Явление абсорбции отражает закон Генри.
Закон Генри: при небольших внешних давлениях газа абсорбируемое количество газа при данной температуре прямо пропорционально его давлению.
В отличие от кипения и конденсации процессы абсорбции и дегазации (выделения растворенного газа) растянуты во времени.
При повышении температуры и уменьшении давления растворимость газов в жидкостях обычно уменьшается и наоборот. Поэтому нагрев жидкости – один из способов её дегазации.
|
|
|
Растворённые газы не оказывают существенного влияния на механические свойства жидкостей. Выделившиеся газы ухудшают рабочие свойства жидкостей гидроприводов.
Насыщенным называется раствор, находящийся в динамическом равновесии с избытком растворённого вещества. В насыщенном растворе содержится максимальное количество растворённого вещества. Иногда раствор может быть перенасыщенным, но такие растворы неустойчивы.
Обычно растворимость твердых веществ с повышением температуры увеличивается, а от давления почти не зависит. Растворение может сопровождаться выделением или поглощением теплоты.
При смешении (растворении) жидкостей часто наблюдается контракция – уменьшение объёма смеси в сравнении с суммой исходных объёмов смешиваемых жидкостей. Растворенные в жидкости твёрдые и жидкие вещества в большинстве случаев не оказывают существенного влияния на механические свойства жидкостей.
5. 3. Кипение, конденсация и кавитация жидкостей
Если абсолютное давление жидкости понижается до давления (упругости)насыщенного пара Рнп при данной температуре, или температура жидкости повышается дотемпературы насыщения 
при данном давлении, то в жидкости образуются полости, пузырьки, заполненные (в дегазированной жидкости полностью) насыщенным паром этой жидкости. Происходит фазовый переход жидкости в пар.
Если пузырьки насыщенного пара (кавитационные пузырьки) всплывают на поверхность жидкости, то такой процесс называют кипением.
Если кавитационные пузырьки не всплывают на поверхность, а попадают в область повышенного давления или пониженной температуры, то происходит их конденсация(смыкание, схлопывание). Такой процесс фазового перехода называется кавитацией.
Давление, возникающее при конденсации одного кавитационного пузырька – десятки мегапаскалей. Смыкание кавитационных пузырьков на стенках гидравлических машин может приводить к кавитационной эрозии материала, т. е. к разрушению поверхности. По этой причине при всасывании жидкости насосом нельзя допускать падения давления в рабочей камере насоса до значения Рнп при данной температуре 
. (таблица 5. 2).
|
|
|
Таблица 5. 2 Температура и давление насыщенного пара воды
Температура насыщения 
| Давление насыщения Рнп, Па |
| 0, 0061× 105 0, 0081× 105 0, 012× 105 0, 023× 105 0, 12× 105 0, 31× 105 1, 01× 105 15, 6× 105 86× 105 220, 8× 105 |
Примечание: состояние воды (пара) при Рнп=221, 15× 105 Па и tнп=374, 120С называют критическим (жидкость и пар теряют между собой различия).
Основные способы защиты от кавитационной эрозии: при работе насоса – ограничение высоты всасывания; повышение давления столба жидкости; принудительная аэрация жидкости; применение стойких к кавитационной эрозии материалов – нержавеющих сталей, алюминиевых бронз, хромоникелевых сплавов; применение специальных покрытий – резиновых, нейлоновых и др.
Искусственно создаваемая кавитационная эрозия может использоваться для очистки фильтров буровых скважин, разрушения горных пород и т. д.
Следует иметь в виду, что кавитация может не только разрушать, но и упрочнять, склонные к наклепу под действием пластической деформации поверхностных слоев, материалы.
|
|
|
