Kierunek studiów: Mech. i Bud. Masz. specjalność : IZK	Laboratorium z niekonwencjonalnych technologii.
Ćwiczenie nr 3 .	Temat ćwiczenia: Badanie zjawiska kawitacji intensyfikującego erozyjność wysokociśnieniowego strumienia wodnego.
Grupa: czwartek 9^30	Imię i nazwisko: Paweł Urban		Rok akademicki: 1996/97
Data wykonania	Ocena	Data zaliczenia	Podpis prowadzącego
17.04.97

Wstęp teoretyczny.

W cywilizacji człowieka największą potrzebą zawsze była woda a w miarę rozwoju tejże cywilizacji pojawiła się konieczność jej transportu w coraz większych ilościach. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu było podniesienie prędkości transportu a co za tym idzie ciśnienia. Zaobserwowano wtedy dziwne zjawisko. Mianowicie w pewnej odległości za przeszkodami takimi jak np. zawory pojawiały się wrzery podobne do korozji. To samo zjawisko zaobserwowano również na łopatach śrub statków. I tutaj także erozja pojawiała się nie po stronie gdzie działają największe siły tylko tam gdzie wydawałoby się że siły są najmniejsze a mianowicie po drugiej stronie łopat.

Te spostrzeżenia zmobilizowały naukowców do zastanowienia się nad tym problemem i jeżeli nie zlikwidowaniem go to przynajmniej poznaniem mechanizmu działania.

Diagnoza naukowców była następująca:

Kawitacja, jak nazwano to zjawisko, jest procesem polegającym na powstawaniu, a następnie gwałtownemu zanikaniu (implozji) pęcherzyków wypełnionych parą cieczy i zawartymi w niej gazami. Pęcherzyki kawitacyjne tworzą się w miejscach nieciągłości przepływu przemieszczającej się cieczy, w obszarach obniżonego ciśnienia [1] gdy spadnie ono do wartości bliskiej lub równej ciśnieniu pary nasyconej cieczy w tej temperaturze. Unoszone wstępnie przez przepływ, trafiają na obszar podwyższonego ciśnienia [2] i tam implodują. Zapaści towarzyszy impulsowe spiętrzenie ciśnienia i emisja fali uderzeniowej, która może być czynnikiem intensyfikującym erozję umieszczonego tam materiału.

Prace nad kontrolowanym wzbudzeniem zjawiska kawitacji doprowadziły do skonstruowania szeregu dysz przyspieszających pojawianie się tego procesu. Najprostszą z nich jest dysza w postaci cienkiej płytki z małym otworem o ostrej krawędzi wlotowej. Najczęściej zaś stosowana jest dysza z centralnie umieszczonym trzpieniem cylindrycznym. W tzw. cieniu hydrodynamicznym krawędzi lub trzpienia odpowiedniej dyszy powstaje podciśnienie wywołujące kawitację. Powstające tam pęcherzyki kawitacyjne przenoszone są wraz ze strugą poza dyszę, implodując w pewnej odległości od niej.

Zaobserwowano podczas doświadczeń, że rozkład pęcherzyków kawitacyjnych jest w przypadku pierwszej dyszy pierścieniem a w przypadku drugiej okręgiem jak na poniższym rysunku:

a) b)

Rozkład obszaru objętego kawitacją w przekroju strugi oraz powstający obszar wyerodowania dla dyszy: a) płytkowej , b) trzpieniowej

Przebieg ćwiczenia.

W ćwiczeniu badaliśmy długość obszaru kawitacji w zależności od ciśnienia podawanego przez pompę na dyszę.

Tabela pomiarowa.

Ciśnienie [MPa]	Długość [mm]
5	49
10	74
15	97
20	115
25	122

Uwagi i wnioski .

Jak widać na powyższym wykresie długość obszaru kawitacji na początku zmienia się w sposób liniowy jednak później przyrost jest coraz mniejszy z czego można wnioskować, że ilość pęcherzyków pary zmniejsza się po przekroczeniu pewnej wartości ciśnienia. Wartość tego ciśnienia może być zależna od kształtu dyszy, który wpływa na wielkość obszaru gdzie powstają pęcherzyki pary.

Kształt strumienia cieczy wskazywał na to, że zastosowana dysza była dyszą płytkową.

---