CC BY
38
Влияние уменьшения давления в рабочих полостях гидроцилиндра на производительность комбайна 1ГПКС: 1 - асж = 20 МПа; 2 - асж = 30 МПа; 3 - асж = 40 МПа; 4 - асж = 50 МПа; 5 - асж = 60 МПа
Анализ кривой А показывает, что при назначении предельного состояния элементов гидросистемы необходимо учитывать конструктивные параметры комбайна и прочность разрушаемой породы.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малевич И.А. Горнопроходческие машины и комплексы. - М.: Недра, 1980, 384 с.
2. Руководство по эксплуатации комбайна 1ГПКС.
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------------------
Рахугин М.Г., Поминов К.П. - Московский государственный горный университет.
----------------------------- © А.М. Балабышко, Л.В. Кулспкий,
2004
УДК 622.33.002.5
А.М. Балабышко, Ё.В. Купецкий
АНАЛИЗ КАВИТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОМ ДИСПЕРГАТОРЕ
Семинар №17
дит к уменьшению производительности комбайна.
■ ■ рименение современного высоко-л л технологичного оборудования для гомогенизации гетерогенных сред является научно обоснованным шагом к получению высококачественных рабочих жидкостей гидрофицированных машин. Высокой интенсификации массообменных процессов можно добиться, используя различные гидромеханические диспергаторы (ГМД) и излучатели, способные развивать гидродинамическую и акустическую кавитацию в обрабатываемой среде.
Кавитация - это процесс образования в жидкости полостей (кавитационные пузырьки или каверны) вследствие локальных понижений давления (растяжений) меньше
критического значения РКР, к которым жидкость неустойчива в отличие от сжатия. Критическое значение давления РКР в этом случае приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Кавитационные явления, обусловленные понижением давления вследствие больших локальных значений скорости в потоке движущейся жидкости согласно закону Бернулли, называются гидродинамической кавитацией. При переходе в зону повышенного давления кавитационный пузырек с силой схлопывается, создавая кавитационный шум, ударные волны и локальные повышения давления в сотни атмосфер и температуры до 1000 °С.
Описанные выше кавитационные явления в большой степени интенсифицируют процесс получения высококачественных эмульсий в гидромеханических диспергаторах (роторных аппаратах с модуляцией потока), которые в процессе работы реализуют высокие напряжения сдвига, высокочастотные пульсации давления и огромные градиенты скоростей.
Соотношение между давлением и скоростью истечения жидкости в ГМД, при которых происходит кавитация, называется гидродинамическим числом кавитации:
2 РК - РП )
^ = ( 22 1 , С1)
р(и +2 Я ) где Рк - давление во внешней камере ГМД; Рп - давление насыщенного пара жидкости при данной температуре; р - плотность жидкости; V - скорость истечения жидкости через отверстие статора ГМД; жЯ - линейная скорость перекрывания отверстий статора.
Гидродинамическая кавитация в гидромеханическом диспергаторе возможна при хг < 1, т.е. при высоких оборотах ротора (скоростях перекрывания отверстий) и относительно малом давлении во внешней камере ГМД. При гидродинамической кавитации кавитационные пузырьки задерживаются и пульсируют у кромок отверстий статора, подвергая кавитационному воздействию ограниченный объем обрабатываемой жидкости. При хг > 1 возможно наступление акустической кавитации, т.к. при определенных скоростях перекрывания каналов статора и ротора генерируются ультразвуковые колебания (упругие колебания с частотой более ~ 20 кГц), а множество кавитационные пузырьков выносятся во внешнюю камеру ГМД и там схлопываются, вызывая кавитационный шум высокой частоты более 35 кГц. Акустическая кавитация, в отличие от гидродинамической, возникает при прохождении звуковой волны большой интенсивности и амплитуды звукового давления. Кавитационные пузырьки в интенсивной ультразвуковой волне возникают во время полупериода разрежения, а во время полупериода сжатия - захлопыва-
І. Балабышко A.M. Обоснование, разработка и создание оборудования по приготовлению и регенерации рабочих жидкостей для механизиро-ванных крепей очистных комплексов. Автореферат диссер-
— Коротко об авторах--------------------
ются, создавая кратковременные импульсы давления до тысячи атмосфер и выше. Такие импульсы давления способны раздробить частицы обрабатываемых сред до мелкодисперсного состояния, увеличивая тем самым поверхности соприкосновения реагирующих веществ, а следовательно и скорость массообменных процессов дтя получения однородной эмульсии.
Акустическая кавитация характеризуется акустическим числом кавитации:
^=1РГ ’ (2)
где РА - амплитуда звукового давления.
Акустическая кавитация возникает при некотором критическом значении акустического числа кавитации ХкР, которому соответствует критическое значение звукового давления Ркр. Эти величины зависят от газосодержания в жидкости, температуры, частоты и длительности излучаемого импульса и т.д. Если сравнить гидродинамическое и акустическое число кавитации при работе гидромеханического дис-пергатора, то будут иметь место следующие закономерности: при хг << ХА ГМД работает в режиме гидродинамической кавитации; при хг >> хА аппарат работает в режиме акустической кавитации; при хг ~ХА < 1 присутствует смешанная кавитация. При работе ГМД в режиме смешанной кавитации уменьшается эффективность проходящих в нем технологических процессов. Наиболее предпочтительным является режим акустической кавитации.
Для каждого вещества существует оптимальное время кавитационного воздействия, обеспечивающее получение частиц минимального размера, т.к. при длительном воздействии разрушается сольватная оболочка частиц дисперсной фазы и происходит коагуляция.
При расчете ГМД необходимо определить все его параметры с целью получения максимальной амплитуды звукового давления для наилучшей интенсификации технологических процессов.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
тации на соискание ученой степени д.т.н., - М.: МГИ, 1992.
2. Материалы интернет-сайта Шр://и-
sonic.ru.
Балабышко А.М. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Купецкий Ё.В. - Московский государственный горный университет.
