ЗАКОНОМЕРНОСТИ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ


https://doi.org/10.21822/2073-6185-2017-44-3-39-47

Полный текст:


Аннотация

Цель. Целью исследования является поиск путей использования кавитационных эффектов в создании новых технологий и способов применения уникальных возможностей, возникающих в условиях развитой пузырьковой кавитации. В данной работе экспериментально исследовано эрозийное разрушение бетона, вызванное затопленной кавитационной струей, с целью выявления закономерностей глубины повреждения при различных режимах истечения.

Метод. Испытания проведены на специально изготовленном экспериментальном стенде, содержащем приемный бак, из которого вода поступала в плунжерный насос с электродвигателем, и нагнеталась через шланг высокого давления в кавитатор. Критериями оценки интенсивности воздействия кавитации были выбраны зависимость глубины эрозионной зоны от времени испытаний и относительного расстояния до среза кавитатора ε при различных значениях входного давления Po.

Результат. Представлены экспериментальные зависимости и аналитическая функция, полученные методом регрессионного анализа, скорости проникновения эрозии от времени и относительного расстояния между образцом и срезом кавитатора. Для выбранных параметров струйного истечения оптимальное расстояние от разрушаемой поверхности до кавитатора находится в диапазоне (10-40) ε и достигает максимального эффекта в интервале давлений 2,5-12,5 МПа в среднем за 30 с. Соотношения значений глубины и скорости проникновения эрозии при заданных параметрах давления P0, противодавления Pк, расстояния от среза кавитатора до поверхности, диаметра кавитатора, соответствуют максимальному эрозионному воздействию кавитации.

Вывод. Исследование кавитационной эрозии открывает широкие возможности для оценки  срока эксплуатации гидротехнических объектов, находящихся под активным воздействием  затопленных кавитационных струй. Изменяя параметры струйного истечения можно  получить различную интенсивность эрозионного разрушения материала для применения этого явления при очистке и измельчении бетона.


Об авторах

В. П. Родионов
Армавирский механико-технологический институт (филиал) Кубанский государственный технологический университет
Россия

352905, ул. Кирова, 127, Армавир, Россия

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, Россия

доктор технических наук, доцент, профессор, кафедра машин и оборудовани нефтяных и газовых промыслов



А. И. Уколов
Керченский государственный морской технологический университет
Россия

298309, г. Керчь, Республика Крым, ул. Орджоникидзе, 82, Россия

кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра математики, физики, информатики



Список литературы

1. Родионов В.П. Струйная суперкавитационная эрозия / В. П. Родионов. – Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2005. – 223 с.

2. Родионов В. П. Использование гидравлических струй при эксплуатации и обслуживании объектов добычи нефти / В. П. Родионов, А. А. Ладенко. – Краснодар: ГОУВПО КубГТУ, 2014. – 163 с.

3. Pavlović, M. Non destructive monitoring of cavitation erosion of cordierite based coatings / M. Pavlović, M. Dojčinović, S. Martinović, M. Vlahović, Z. Stević, H. T. Volkov // Composites Part B. – 2016. – Vol.97. – №15. – P.84- 91. doi:10.1016/j.compositesb.2016.04.073.

4. Pedzich Z., Jasionowski R., Ziabka M. Cavitation wear of structural oxide ceramics and selected composite materials. Journal of the European Ceramic Society. 2014; 34:3351–3356. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2014.04.022.

5. Лунаци Э.Д. Отечественный метод прогнозирования кавитационной эрозии лопастных насосов с применением легко разрушающихся от кавитации материалов и характеристик их относительной стойкости//Инженерный вестник. 2015. – №8. – С. 53-65.URL:http://engsi.ru/doc/799918.html.

6. Прис К. Эрозия / К.Прис. – М.:Мир, 1982. – 465 с.

7. Шестоперов В.Ю. Кавитационное разрушение материалов и критерии оценки их эрозионной стойкости / В.Ю. Шестоперов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. – 2013. – Т.102. – № 5. – С. 79-83.URL: http://www.nntu.ru/trudy/2013/05/079-083.pdf.

8. Martinovic S., Vlahovic M., Boljanac T., Dojcinovic M., Volkov-Husovic T. Cavitationresistanceofrefractoryconcrete: Influenceofsinteringtemperature. Journal of the European Ceramic Society. 2013; 33(1):7–14. doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.08.004.

9. Martinovic S., Dojcinovic M., Dimitrijevic M., Devecerski A., Matovic B., Volkov-Husovic T. Implementation of image analysis on thermal shock and cavitation resistance testing of refractory concrete. Journal of the European Ceramic Society 2010; 30(16):3303–3309. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2010.07.041.

10. Bourne N.K., Field J.E. A high-speed photographic study of cavitation damage. Journal of Applied Physics. 1995;78(7):4423-4427. http://dx.doi.org/10.1063/1.359850.

11. Hutli E.F., Nedeljkovic S.M., Radovic N.A. Mechanics of submerged jet cavitating action: material properties, exposure time and temperature effects on erosion.Archive of Applied Mechanics. 2008;78(5):329-341. doi.10.1007/s00419-007-0163-8.

12. Momber A.W. Aggregate liberation from concrete by flow cavitation. International Journal of Mineral Processing. 2004;74(1–4):177-187. doi:10.1016/j.minpro.2003.10.004.

13. Linß E., Muller A. High performance sonic impulses – a new method for crushing of concrete. International Journal of Mineral Processing. 2004;74(10):199- 208.doi.org/10.1016/j.minpro.2004.08.016.

14. Zange R., Hoyer B., Wollenberg G., Scheibe H.P. Shock waves for liberation comminution of mineral materials. Proc. 9th Europ.Symp.onComminution.Europ.Fed.of Chem. Engng.Albi, 1998. P. 185– 192.

15. Momber A.W. Short-time cavitation erosion of concrete. 2000; 241(1):47–52. doi.org/10.1016/S0043-1648(00)00348-3.

16. Промтов М.А. Перспективы применения кавитационных технологий для интенсификации химико-технологических процессов /М. А. Промтов// Вестник ТГТУ. – 2008. – Т. 14.–№ 4. – С. 861–869.URL: http://www.tstu.ru/structure/inst/pdf/mo/pma2.pdf

17. Ладенко А. А. Супергидрокавитационная технология очистки систем водоотведения/ А. А. Ладенко В.П. Родионов, Н. В. Ладенко// Научно-технический журнал «Энергосбережение и водоподготовка». – 2016. – Т. 103. – №5. – С. 77-79.URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27265667.

18. ГимрановФ.М. Перспективы использования кавитационной эрозии в получении водных суспензий металлов /А. Н. Беляев, И. В. Флегентов, Е. В. Куц // Вестник казанского технологического университета. – 2014. – Т. 17.– № 23. – С. 65-67. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22671002.

19. Федоткин И.М. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности: Ч. 2 /И. М. Федоткин, И. С. Гулый. – Киев: АО «ОКО», 2000. – 898 с.

20. Gogate P.R. A review of applications of cavitation in biochemical engineering/biotechnology / P. R. Gogate, A. M. Kabadi // Biochemical Engineering Journal. – 2009. – Vol. 44.– № 1. – P.60–72. doi:10.1016/j.bej.2008.10.006.

21. Petkovsek M. Rotation generator of hydrodynamic cavitation for water treatment / M. Petkovsek, M. Zupanc, M. Dular et al. // Separation and Purification Technology. – 2013. – Vol. 118. – №3 – P. 415–423. doi:10.1016/j.seppur.2013.07.029.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Родионов В.П., Уколов А.И. ЗАКОНОМЕРНОСТИ КАВИТАЦИОННОЙ ЭРОЗИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017;44(3):39-47. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2017-44-3-39-47

For citation: Rodionov V.P., Ukolov A.I. THE LAWS OF CAVITATION EROSION OF CONSTRUCTION MATERIALS. Herald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences. 2017;44(3):39-47. (In Russ.) https://doi.org/10.21822/2073-6185-2017-44-3-39-47

Просмотров: 183

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)