Способ определения разрушающейспособности кавитации и устрой-ctbo для его реализации

Способ определения разрушающейспособности кавитации и устрой-ctbo для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Сециалистичесмик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВВЬСТВУ оо807 1 7 1 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 21. 11. 78(21) 2687373/18-25

Р1 М 1 3 с присоединением заявки Йо

6 01 и 21/85

Государственный комитет

СССР по делам:нзобретений и открытий (23) Приорит ет

Опубликовано 23.02.81, Ьюллетень Н9

Дата опубликования описания 23. 02. 81 (53) УЛИ 620.193.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. В. Ефимов, И. И. Ранов, С. Ф. Каковс (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

КАВИТАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к контролю материалов гидравлических систем и гидротехнических сооружений и может быть использовано в процессе их эксплуатации для выявления кавитационно.-агрессивных режимов.

Известен способ определения разрушающей способности кавитации путем построения кривой потерь массы (йома- 1О териала через определенные промежутки времени л Т.

Для определения величины разрушающей способности берется производная ф как угол наКлона к оси абсцисс прямой, касательной к кривой на участ-1з сгт ке интенсивного разрушения t 1).

Однако этот способ является трудоемким.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения разрушающей способности кавитацин, основанный на измерении зависимости разрушающей способности кавитацкц от интенсивности излучения кавнтирующей жидкости, при этом устройство для реализации известного способа содержит кавитационную камеру, детектор излучения и регистрирующий прибор. 30

Измерительный прибор — ультразвуковой детектор излучения (пьезодатчик ) — устанавливается в непосредственном контакте с кавитнрующей жидкостью. Сигналы с выхода детектора излучения в виде амплитудно-частотного спектра снимают с анализатора и строят спектрограмму как зависимость интенсивности акустических излучений от частоты. Затем определяют площадь спектрограммы которая и является интегральной интенсивностью кавитационных акустических излучений, по которой судят об эрозионной активности кавитации 121.

Недостатком известного способа является невысокая точность измерений,вызванная взаимным наложением акустических волн в кавитационной зоне жидкости, а также изменением параметров детектора излучения вслед" ствие кавитационной эрозии его чувствительного элемента в процессе измерений.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерения, а также оценка коррозионной составляю-щей разрушений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения

807171

На графике кривых зависимости ин- у тенсивности эрозии и потока излучения от стадии кавитации обозначено

1с, — интенсивность эрозич сплава Вуда, )Р - то же, цементно-песчаного раствора М-200, Е - поток световых излу чений в диапазоне ФЭУ-39 А (0,3

0,6 мкьф,Е,-то же,в ультрафиолетовом диапазоне (0,3-04 мкм), при скорости течения жидкости s сечении набе- гания на возбудитель кавитации

18,8 м/с. 65 разрушающей способности кавитации излучение кавитирующей жидкости измеряют в оптическом диапазоне длин волн от 0,2 мкм до 0,7 мкм, а устройство для реализации данного способа с н абже н о цили ндри че с ким кожухом с заглушкой в виде стакана со светонепроницаемым дном и защитным стаканом с дном из эрозионностойкого светопроницаемого стекла, в который помещен фотодетектор, причем оба стакана установлены симметрично с воэможностью поворота относительно оси цилиндрического кожуха.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления данного способа; на фиг.2 — раз- )5 рез A-A на. фиг. 1: на фиг.3 — блоксхема регистрации; на фиг.4 — кривые зависимости интенсивности эрозии и потока излучения оТ стадии кавитации

Устройство, реализующее данный 2О способ, нключает а себя цилиндрический кожух 1, корпус 2, стаканы 3 и 4,маховичок 5. Стакан 3 является защитным и имеет светопроницаемое дно, а стакан 4 служит в качестве заглушки и имеет светонепроницаемое дно.

Цилиндрический кожух 1 крепится в бетоне гидросооружения или к стенкам гидросистем анкерными болтами 6. Основание цилиндрического кожуха, омынающееся кавитационным потоком жидкос зо ти,имеет одно отверстие для измерения кавитационных излучений, другое

7 для измерения давления с помощью мановакуумера. Корпус 2 может поворачиваться относительно цилиндрического кожуха 1 в подшипниках 8 вручную при помощи маховичка 5. Закрепление корпуса 2 в кожухе 1 осуществляется накладкой 9 с фиксатором 10.

В корпусе 2 имеются сквозные от- фО верстия с резьбой для стаканов 3 и 4. .Стакан 3 служит для расположения в нем фотодетектора 11, а в его .дно запрессовано эрозионностойкое светопроницаемое (например кварцевое) стекло 12. Подача стаканов по резьбе корпуса 2 осуществляется с помощью эашплинтованной крестовины 13.

Напротив канитационной. камеры 14 установлен фотодетектор 11, подключенный к осциллографу 15 с фотографической регистрацией с помощью фотоаппарата 16.

Принцип работы данного способа основан на том,что в условиях кавитации между пузырьками определенного размера, формы и воздухосодержания происходят искровые пробои, которйе регистрируются как импульсы света.

Поток светового излучения Е пропорционален разрушающей способностикавитации, определенной как интенсивность эрозии по потере объема образца. Так, с увеличением. Е увеличивается потеря объема материала. Для определения опасного режима кавитации с наибольшей разрушающей способностью снимается кривая светового потока Е „„ для разных режимов кавитации (+- ) . Экстремальное значение ко.

Е „„ дает опасный режим кавитации.

Подсчет потока излучений Е можно производить по спектрограмме путем определения площади между огибакщей импульсов и осью абсцисс, и далее с учетом масштабного коэффициента М, (ослабление по осциллографу) и времени экспозиции Т, исходя мз соотношения

Е = Т М ЕИио (t) d, или автоматически с помощью высокоомного самописца и víòåãðèðóþùåão вольтметра.

Режим кавитации определяют по относительной характеристике —, где к

К Ф4Р

К и К р, — параметры канитации произвольной стадии и канитации н момент ее возникновения. Эти параметры вычисляются по соотношению

1 н-Рч

)(= = т — ГДЕ

Р

Р и Ч - давление и скорость течения жидкости в сечении набегания на возбудитель канитации;

PV — давление насыщающих паров жидкости при соответствующей температуре; плотность жидкости

Разрушающая способность кавитации определяется как интенсивность эрозии материалов т (например сплава

Вуда и цементно-песчаного раствора

М 200)по потере объема дЧ в единицу времени hT на единицу площади h F, аЯ -( мкм C аТ ьF

Задаются несколько режимов канитации -"- при определенной скорости noKey, тока жидкости Дн. Для каждого режима замеряются интенсивность светового потока Е и интенсивность разрушений образца 1, определенная по потере объема на единицу площади в единицу времени = -- — - (см. таблицу) . ат ь

Испытания йроводятся. при постоянной температуре и при ноздухосодержании воды. Заменяемый стакан 3 или 4 подается по резьбе (на 10-15 мм) и вращением маховичка 5 (на 120 ) перемещается до фиксируемого положения.

807171

Пример . Согласно полученным при экспериментальных исследов. ниях данным (см.таблицу ) величина светового потока излучения Е прямо пропорциональна интенсивности разрушения образца iq для различных ре»жимов кавитации, а точность определения величины 1 з, оцененная по внутренней сходимости результатов, характеризуется относительной погрешностью 5-10%.

Режимы кавита

К

«р

0,78

13,2

61

4,5

3,5

5,0

95 27,1

229 192

7,0

0,73

0,66

0,545

0,58

0,56

0,53

5,2

8,0

141 76,6

95 44,3

2,9

3,2

1,8

2,5

1,4

1,25

89, 5 43,7

66,5 48,6

0,95

0,85

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рой H. А. Возникновение и протекание ультразвуковой кавитации:ч"Акустический журнал". M.„ "Наука", 1957, т.3, вып. 1, с. 3-5.

2. Авторское свидетельство СССР

9 145038, кл. G 01 N 17/00, 1962 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ определения разрушающей способности кавитации, основанный на измерении зависимости разрушающей способности кавитации от интенсивности излучения кавитирующей жидкости, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, а также оценки коррозионной составляющей разрушения, излучение кавитирующей жидкости. измеряют в оптическом диапазоне длин волн от

0,2 мкм до 0,7 мкм.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее кавитационную камеру, детектор излучения и регистрирующий прибор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжеДанный способ дает возможность определить коррозионную составляющую разрушения при кавитации по доле ультрафиолетовых излучений(Еу ) из всего диапазона 0,2-0,7 мкм светового потока и может быть успешно применен в процессе эксплуатации гидравлических систем и гидротехнических сооружений для контроля за рабочими режимами и прогноза кавитационной эрозии. но цилиндрическим кожухом с заглушкой в виде стакана со светонепроницаемым дном и защитным стаканом с дном из эрозионностойкого светопроницаемого стекла, в который помещен фотодетектор, причем оба стакана установлены симметрично с возможностью поворота относительно оси ци40 линдрического кожуха.

8071?1

С 1 цкИ

Составитель К. Рогожин

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Голинка Корректор, ц. Синицкая

Заказ 274/67 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4