второ кавитация откритие
В края на ХIХ век английски флот трябваше да запълнят две перфектни за времето кораб. "Dering" и "турбина" трябваше да мине като последният тест - от скоростта, която, между другото, се представи като основни дизайнери на своя полза. Уви, не е било възможно да се достигне номиналната скорост. Подробно проучване на възможните причини за неуспеха показа, че витлата в бързо се износват много бързо, покрита с вдлъбнатини, кухини и вината - много изпаренията мехурчета срещащи на лопатките.
При тези обстоятелства е техника, представен за първи път кавитация. Това техника. Тъй като науката за това явление е известно, в продължение на двадесет години. Неговата теория прогнозира британския физик О. Рейнолдс. И независимо дали дизайнерите по-близо до фундаментални изследвания на сънародника си, не можеше да се случи срам.
Да, теоретик не би трябвало срещу прекомерни очаквания за инженери. Но не повече. Ако той е бил помолен как да се изгради един наистина sverhbystrohodny кораб, надминавайки никакъв начин кавитация, учените едва ли са намерили отговора.
И до ден днешен, след повече от век като откриването на кавитация наука, проучване на този феномен, в дълг към техниката. Дори и да се направи точно изчисление на прага, над който идва на разрушителни машини или строежи кавитация не винаги е възможно. Все още трохи, той изразява метални витла, помпи и турбини остриета, бетонови стени на тялото, канали и шлюзове.
Още по-трудно - примамлива мисълта за него не са били родени вчера - за трансформиране на разрушителните сили на кавитация и да ги направи съюзници.
Защо се поддаде на най-важните тайни на кавитация мощен съвременната наука?
Първо, нека да помним, че той е наясно с това явление е достатъчно определено. Кавитация мехурчета възникнат в течността чрез създаване на отрицателно налягане в него. Това се случва, например, в поток с висока скорост на твърдо състояние или в действителност, равносилно където самото тяло бързо се движи течност. Sonic и ултразвукови вълни, преминаващи през течността, както и създаване на зони на понижено налягане, за да предизвика кавитация. Кавитация мехурчета живеят много дълго. С голяма бързина, за нищожна част от секундата те колапс. Този колапс, като експлозия генерира ударна вълна. Нека просто препълнен. В кратките моменти те се случват стотици хиляди. Те се припокриват един с друг, се умножи силата си. Различните точки на температурата на течността веднага скача на хиляди градуса, налягане - до няколко десетки атмосфери. В мехурчетата може да се случи най-добрите скатове, действайки върху твърда повърхност като съкрушителен броня HEAT снаряд! Това е мястото, където невероятната сила в безтегловност мехурчета.
По-често, отколкото не, за съжаление, тези сили са разрушителни. Само в няколко случая, те започват да работят днес с използването на - например, почистване на повърхността на части, да помогне за идентифициране на естествения модел от декоративни камъни, разбъркайте "несъвместими" течност като бензин и вода. За по-добра сделка с вредни, разрушителни кавитация и пълно да се възползват от нея за добро, има само един начин - да проникнат по-дълбоко в неговите тайни.
Каква е разликата от конвенционалната кавитация балон? Какво става вътре? Според какви закони е трансформацията на енергия? Познаваме днес, учените отговори на тези въпроси, виж, утре ще се превърнат в истински и sverhbystrohodnye кораби. Но до този момент има само многобройни, като се аргументира с друг хипотези. И, следователно, инженерът не може с достатъчна точност да се изчисли ново строителство или машина, която ще впрегне силата на кавитация.
Колко време са недостатъчни познания за това явление, казва такъв пример. Преди почти половин век открит сонолуминисценция - осветление на течности под въздействието на ултразвук, и sonochemical реакции се пристъпи само когато облъчени реагенти звук. И двете явления са много енергоемки, както и способността им да предизвикват само кавитация. Ефекти и стават един вид тест за кавитация. Въпреки това, механизмът на тяхното естество все още е загадка.
Защо е толкова непревземаема кавитация? Какви пречки стоят на пътя на нейните тайни? За по-ясно разбиране, произхождащ от трансформация кавитация мехур, ние първо трябва да се вгледате внимателно в това как той се е родил, да се движи, да изчезне, с една дума, всички етапи от живота си.
Кавитация балон е бил един от главните герои на научната кино. В десетки лаборатории по целия свят, той е заснет безброй метра филм. Но, уви, за момента, животът му не са имали време да се изравнят SuperSpeed снимките. Нашата екшън герой живее само на стотици хиляди или дори милионни части от секундата! Ние също трябва да се вземат под внимание: размера на мехурчетата се създаде непреодолими стотни разходите, хилядни от милиметъра. И накрая, кавитация - това не е един или дори хиляда родени в един миг на мехурчета. В odne кубичен сантиметър от т.нар кавитация полето за своите импулси непосредствено около един милиард! Не случайно една от първите герои на холографския филм, това едва ли се появи в лаборатория, пилотна версия, отново се превръща в кавитация балон. И пъзелите не са понижени.
В науката често се случва: за решаване на сложен проблем, на който много години се борят най-добрите умове, въоръжени с модерна технология, липсват някои много основни идеи, някои елементарни, почти училище опит. Проблемът с кавитация, които могат да се потопите щастието да направи физика сектор учен химическата на All-съюз Научно-изследователски институт на органичния синтез на.
Докато някои изследователи са се позовава на все по-сложно оборудване, съвременни методи за решаване на изключително сложни системи на диференциални уравнения на движение на мехурчета експерти VNIIOS търсените nelobovoe, временно решение. Какво е замислен на маневра? Ние говорихме за случая. Явно видите кавитация мехурчета пречат на тяхното нищожен и изключително кратък живот. Това зависи от честотата на трептене, че е развълнуван кавитация. Управление, за да се получи кавитация изследователи, например, на честоти от 10-100 Hz - балони според изчисленията биха могли да живеят по-дълго десети от секундата и са с размер до сантиметър. След това ще видим филма си герой наистина затвори.
Американците експеримента не беше трудно. Шофиране е проста: вибриращо прът се спуска в съда с течност и спектрометъра, ако има кавитация, трябва да се регистрирате сияние. Всичко, тъй като е трябвало да се направи - нищо подобно на кавитация. Опитахме се да се увеличи амплитудата на колебанията на пръта, - да речем, възбуда ще бъде интензивен. Свръхчувствителни спектрометър "тих". Въртеливо, турбулентност в увеличаването на течност, но няма напрежение. Течността, тъй като е много еластичен, въпреки че се завихря, но все още успява да обгърне nebystro колебания пръчка. Необходимо е обаче, че тя се е почувствала трептения на прът като удари. Как да се постигне това?
Това беше достатъчно, за да се премахнат потокът около вибрираща пръчка, и нискочестотна кавитация отворен
Ние поставяме нов експеримент с оборудването, което вероятно съществува дори и в училище офис физика тръба, статива, издълбан в плексиглас прът, 25-вата говорител, стара тръба усилвател. Неговата единствена Степен - колебания бутален прът, произведен така, че разликата със стените на тръбите е само една десета от милиметъра. Течността вече не може толкова лесно, колкото и преди, да се увива около пръта.
Sound Генератор включен при честота от 90 Hz. За какво се е случило след това, MA Маргулис казва:
- За момент нищо специално ние не забеляза. След това, малка площ на стената на тръбата, пълен с течност, фини сферични везикули с вибрираща бутало. Техният брой се увеличава бързо. Образуваха голям съсирек, който прилича на таралеж. Този таралеж видимо пулсираше. Постепенно започна да добавите честота. На 200 Hz и по-горе, може да създаде имате две или дори още по-необичайни таралежи. Те са родени в различни части на тръбата. От време на време те се втурнаха заедно, смесени и след това отлетя с гръм и трясък. Веднага хвана окото, че таралежите не са като конгломерати - гроздовете индивидуален пулсиращ балон, и са големи, странно изглеждащи мехурчета.
Но не всички имат време да се разбере с невъоръжено око. Учените са използвали запознат с неговия инструмент - високоскоростен снимките а. Превъртете кадри филм, но. не са открити таралежи. Шипове доста дебели издънки, сложно извити пипала, които сякаш се стреля извън тялото на голям балон не харесва иглите на един сладък гора обитател. И учените са дали тази необичайна създаване на по-прозаичен име - голям балон деформиран (съкращение BJP). Екранът може да се види как BDP слезе, а след това се втурна обратно прозрачни фини сферични мехурчета се образуват.
Какво беше това? генериране Кавитация температура tysyachegradusnye огромен натиск? Или, може би, някои нови, първо се наблюдава явлението? За да проверите, както вече знаем, има специални тестове, като лакмус, които откриват кавитация - sonochemical реакции и светещи течности.
В първия експеримент проверка бас лесно започне верижна реакция превръщане на малеинова киселина в фумарова киселина. Съмнения все още остават - въпреки че тази реакция е известен химици сложен и капризен, но и да инициират изисква сравнително малко енергия. Но когато в епруветка феро желязо във фери се обърна, когато водните молекули се разделят стомана в него, като ядки под чук, две мнения вече не може - реалната развълнуван кавитация. Изследователи от самите първи едва ли можеха да повярват, svoiv същите резултати. Въпреки това, множествена инспекция потвърди: sonochemical реакции могат да се извършват вече когато звуковите честоти 7 Hz на някои решения започват да светят при 30 Hz.
Ние сме в историята на откриването, което може да се нарече горещо. Нискочестотна изследвания кавитация едва сега започва.
"Аз да го" не само на електричество, но и други - топлинна теория кавитация. Вижте: в бързото компресия и разпадането на балона кавитация се нагрява смес пара-газ tysyachegradusnyh температури. В този случай, естествено започва да свети като конвенционалните лампи с нажежаема жичка, и плазма температура разгражда молекули започва най-невероятно химична реакция. Сега, обаче, в резултат на внимателно изследване открива: сонолуминисценция - тя е като студен блясък като светулки блещукаха в нощта.
Почти всеки нов експеримент вече показа запознат кавитация от неочаквано място, отворете необикновени способности. Например, разрушителната сила на висока честота кавитация е добре известен. Гладка метална повърхност то само за няколко минути може да се превърне в груби, vykrashivaya доста големи частици. Нискочестотна кавитация е, напротив, инструмент, с тънък, деликатен. Тя не беше трудно да се изгладят, полира много грапава повърхност, vykalyvaya само микроскопични частици от метал.
кавитация Нискочестотният лесно и бързо получава от емулсия на несмесими течности в нормални условия, се раздробява в гранули потопени течност твърдо стартира повечето енергоемки химични реакции. Разбира се, всичко това може и ултразвук, с висока честота кавитация. Но за да го създадете, както е известно, се изисква специално оборудване, генератори. Сега свържете колебанията на електроенергия в мрежата, което захранва дома радиото, както и всички полезни капацитета на кавитация - на вашите услуги. Да предположим, че е необходимо с най-голяма грижа и разбъркването скорост в химически реактор с капацитет от няколко железопътни резервоари. Този проблем - най-обикновен, обичаен за химическата, фармацевтичната и микробиологична промишленост. Традиционното решение: като агитатори вземат нещо като перка или винт шнек, изработен от най-скъпите, химически устойчиви сплави. Може да се интегрира в обикновен реактор източник на вибрации, включете го в контакта нормалната мрежа - ефект, тъй като изчисленията показват, ще бъде още по-добре.
Едва ли някой в момента може да се предскаже на множество практически приложения на "втори" Откриването на кавитация. Макар да изчиства само пътя за по-добро разбиране на този интересен феномен преобръща бариери за десетилетия застана на пътя изследователите. Разбирането на истинския механизъм на кавитация, както и когато са налице извънредни нейните правомощия, тепърва предстои. А зад него, както винаги в областта на науката - нови възможности за инженери, дизайнери, технолози, както и че днес това е невъзможно да се предскаже.
Л. GALAMAGA, инженер-физик
Фигури A. Matrosov
Свързани статии