Глицерино-содержащие рабочие жидкости для гидроприводов специального назначения

Кавитационные свойства жидкости необходимо учитывать в инженерном проектировании гидравлических машин и устройств гидроавтоматики в случаях, когда в их рабочем процессе возможно падение абсолютного давления в жидкости ниже атмосферного, и жидкость определенное время находится в разреженном состоянии. Холодное кипение, происходящее при сравнительно низкой температуре и пониженном абсолютном давлении внутри или на поверхности жидкости, рассматривается как гидростатическая кавитация, если жидкость неподвижна, или как гидродинамическая кавитация, если жидкость попадает в условия, при которых в сечении потока резко возрастает скоростной напор и падает абсолютное давление.

В соответствии с теорией кавитации, первая фаза кавитации наступает тогда, когда абсолютное давление в дегазированной жидкости падает до значения давления насыщенных паров и растворенный в жидкости воздух, покидая межмолекулярное пространство, превращается в микропузырьки нерастворенного воздуха и становится генератором кавитационных «ядер». Практический интерес представляет количественная оценка величины минимально допустимого абсолютного давления в реальной, частично или полностью дегазированной жидкости, при которой возникает гидростатическая кавитация.

Поскольку давление насыщенных паров жидкости, в определенной степени, связано с силами межмолекулярного взаимодействия, необходимо обладать информацией о кавитационных свойствах технических растворов, в том числе и раствора воздуха в жидкости, поскольку растворенное вещество может ослаблять межмолекулярные связи и влиять на величину давления насыщенных паров растворителя.

 В статье описан проведенный авторами эксперимент по вакуумированию жидкостей. В процессе эксперимента вакуумирование различных жидкостей осуществлялось при помощи разработанного гидравлического вакуумного насоса с пневматическим приводом.

В статье представлены использованные в эксперименте технологии гидростатической и гидродинамической дегазаций жидкости.

В результате проведенных экспериментальных исследований кавитационных свойств чистого глицерина и глицерина в виде раствора 49/51 % в воде, минерального масла и авиационного керосина, получены количественные оценки допустимого абсолютного давления в рассмотренных технических жидкостях и растворах, его зависимости от давления насыщенных паров, влияния степени гидродинамической дегазации жидкости, и количества растворенного в ней вещества на прочность жидкости на разрыв.

В процессе исследования кавитационных свойств растворов установлено, что уровень допустимого абсолютного давления в растворе больше того же показателя у растворителя. Высказано предположение, что растворенные твердое, жидкое или газообразное вещества ослабляют межмолекулярные связи растворителя и увеличивают давление его насыщенных паров.

На основе проведенных экспериментальных исследований разработана методика определения наибольшего разрежения в растворителях и в растворах глицерина. Кроме того, дана сравнительная оценка кавитационных свойств рассмотренных технических жидкостей.

1. Прокофьев В. Н. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. Под ред. д-ра. техн. наук Прокофьева В. Н. М., «Машиностроение».1969. – 496 с.

2. Пирсол Н. Кавитация. М.: Мир, 2012. – 98 с. ISBN 9785458321068.

3. Смородов Е. А., Галиахметов Р. Н., Ильгамов М. А. Физика и химия кавитации. М.: Наука, 2008. – 226 с.

4. Пильгунов В. Н., Ефремова К. Д. Кавитационные свойства жидкостей. Электрон. журнал «Наука и образование», Научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016, №03. С. 12-36 DOI: 10.7463/0316.16.0835344 http // technomag.bmstu.ru/doc/835344.html

5. Окслер Г. Что такое кавитация? // Valve World, March 2012. –75 с.

6. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. Пер. с англ., М.: Мир, 1974. - 687 с.

7. Корнфельд М. Упругость и прочность жидкостей. М., «Гостехиздат», 1951.

8. Маргулис М. А. Сонолюминесценция. Журнал «Успехи физических наук», № 3/170, 2000. – с. 263-287.

9. Ashokkumar M., Rink R., Shestakov S. Hydrodynamic cavitation – an alternative to ultra-sonic food processing. Electronic Journal «Technical Acoustics», sept. 2011. – 10 p., http://www.ejta.org.

10. Y. Tomita, P. B. Robinson, R. P. Tong, J. R. Blake. Growth and collapse of cavitation bub-bles near a curved rigid boundary. Journal of Fluid Mechanics, № 466, 2002. – pp. 259-283.

11. Т. М. Башта. Машиностроительная гидравлика. М., «Машиностроение», 1971, с. 672.

12. Пильгунов В. Н. Исследование разрывной прочности минерального масла. Электрон. журнал «Инженерное образование», № 5, 2012. DOI: 10.7463/0512. 0370692; http.//technomag.bmstu.ru/doc/370682.

13. Хатон Р. Е. Жидкости для гидравлических систем. М., «Химия», 1965.

14. Теория смазочного действия и новые материалы. М., «Наука», 1965.

15. Ахматов А. С. Молекуляоная физика граничного трения. М., «Физматгиз», 1963.