A második felfedezés kavitációs
A második felfedezés kavitációs
Végén a XIX században angol haditengerészet volt, hogy töltse ki a két tökéletes hajó időben. „Dering” és a „turbina” kellett eltelnie az utolsó teszt - a sebesség, amely egyébként előhozzák a fő tervező előnyére. Sajnos, ez nem volt lehetséges, hogy elérje a névleges fordulatszám. A részletes tanulmány a lehetséges oka az a tény azt mutatja, hogy a hajócsavar gyors elhasználódik nagyon gyorsan, borított horpadások, üregek és a hibás - sok gőz buborékok jelentkeznek a pengék.
Ilyen körülmények között a technikát először be kavitáció. Ez a technika. Mivel a tudomány e jelenség már ismert húsz éve. Az ő elmélete megjósolt brit fizikus O. Reynolds. És akár a tervezők közelebb alapkutatás honfitársa, nem történhetett volna meg zavartan.
Igen, a teoretikus lenne óva túlzott elvárások a mérnökök. De nem több. Ha megkérdezték tőle, hogyan kell felépíteni egy igazán sverhbystrohodny hajó, felülmúlja bármely módon kavitáció, a tudósok aligha megtalálta a választ.
És a mai napig, miután több mint egy évszázada, mint a felfedezés kavitációs tudomány, feltárása ezt a jelenséget, a tartozás a technika. Még pontosan kiszámítani a küszöb, amely felett jön a pusztító gépek vagy tervezések Kavitáció nem mindig lehetséges. Mégis aprítja, kifejezi fém légcsavar, szivattyúk és turbinák pengéket, betontestbe gátak, csatornák, zsilipek.
Még nehezebb - a csábító gondolattal róla nem születtek tegnap -, hogy átalakítsa a romboló erők a kavitáció és azokat szövetségesei.
Miért zárkóznak a legfontosabb titkait kavitációs erőteljes modern tudomány?
Először is, ne felejtsük el, hogy tisztában van a jelenség biztosan elég. Kavitációs buborékok keletkeznek a folyadékban létrehozásával negatív nyomást is. Ez történik például, az áramlási nagy sebességgel egy szilárdtest, vagy, sőt, egyenértékű, ahol a test maga is gyorsan mozgó folyadék. Sonic és ultrahang hullámok áthaladó folyadékot, valamint hozzon létre területeket csökkentett nyomás okoz kavitáció. Kavitációs buborékok élnek sokáig. Nagy gyorsasággal, egy csekély a másodperc törtrészéig úgy összeomlik. Ez összeomlás, mint egy robbanás generál lökéshullám. Legyen ez csak tele. A rövid, akkor előfordulhat százezreit. Ezek átfedik egymást, megsokszorozva erejét. A különböző pontjain a folyadék hőmérséklete közvetlenül ugrik ezer fok, nyomás - akár több tíz atmoszféra. A buborékok is előfordulhat legfinomabb szúrás sugarak ható kemény felületre, mint egy hatalmas páncél HEAT lövedék! Ez az, ahol a hihetetlen erőt a súlytalan buborékok.
Sokszor nem, sajnos, ezek az erők romboló. Csak néhány esetben kezdenek dolgozni ma a használata - például tisztítsa meg a felületet az alkatrészek, hozzájárulhat a természetes minta díszítő kövek, mix „összeférhetetlen” folyékony, mint a benzin és a víz. Ahhoz, hogy jobban foglalkozik a káros, roncsoló kavitációs és hogy nagyobb hasznát ez a jó, hogy csak egy módon -, hogy mélyebbre hatolnak rejtelmeibe.
Mi a különbség a hagyományos kavitációs buborék? Mi folyik odabent? Szerint milyen törvényeket ez az átalakulás energia? Tudom, ma a tudósok választ ezekre a kérdésekre, nézd, holnap lesz a valós és sverhbystrohodnye hajókat. De eddig még csak számos, vitatkozott egymással hipotéziseket. És ezért a mérnök nem tud kellő pontossággal kiszámítható új építés vagy egy gép, ami kihasználhatja a kavitáció.
Meddig nem megfelelő ismerete erről a jelenségről, azt mondja, egy ilyen példa. Csaknem fél évszázaddal ezelőtt fedezték hanglumineszcenciával - világítás folyadék hatására az ultrahang, és sonochemical reakciók haladva csak a besugárzott reagensek hangzik. Mindkét jelenség nagyon energiaigényes és képesek okozni kavitációs csak. Hatások és vált egyfajta teszt kavitáció. A mechanizmus azonban, azok jellegét még mindig rejtély.
Miért van ez így bevehetetlen kavitációs? Mi az akadálya, ahogy a titkait? Mert tisztábban származó kavitációs buborék átalakulás, meg kell először alaposan megvizsgálják, hogyan születik, mozgó, eltűnt, egy szóval, minden szakaszában az életét.
Kavitációs buborék volt az egyik főszereplője a tudományos mozi. A több tucat világ laboratóriumaiban, amit akkor forgatott számtalan méter film. De, sajnos, ebben a pillanatban, az élete nem volt ideje, hogy még superspeed forgatás. A Action Hero él csak több százezer, vagy akár milliomod másodperc! Azt is figyelembe kell venni: a buborékok mérete hozzon létre egy kényszerítő költség századmásodperc, ezredmilliméter. Végül, a kavitáció - ez nem egy vagy akár ezer született egy pillanat buborék. A odne köbcentiméter úgynevezett kavitációs területén az impulzusok közvetlenül egy milliárd! Nem véletlen, az egyik első hősök a holografikus film, alig jelent meg a laboratóriumi, kísérleti verzióját, újra lett kavitációs buborék. És a rejtvények nem csökkent.
A tudományban gyakran előfordul: megoldani egy összetett probléma, amelyre sok éve küzd a legjobb elmék, felfegyverkezve a fejlett technológia, hiányzik néhány alapvető ötletet, néhány elemi, szinte iskolai tapasztalatok. A probléma a kavitációs amely fejest szerencsés volt, hogy tudós kémiai fizika szektor az All-Union Tudományos Kutató Intézet Szerves szintézis.
Míg egyes kutatók támaszkodott az egyre kifinomultabb eszközök, a fejlett megoldási módjainak rendkívül összetett rendszereket differenciálegyenletek mozgás buborékok VNIIOS szakértők keresett nelobovoe, megoldás. Mi fogantatott manőver? Beszéltünk a helyzet. Világosan látni a kavitációs buborékok zavarja a nyomorúságos és rendkívül rövid élettartam. Ez függ a frekvencia oszcilláció, hogy izgatott kavitáció. Sikerül kavitációs kutatók, például frekvencián 10-100 Hz - buborékok a számítások szerint is élnek tizedmásodperc és a mérete legfeljebb centiméter. Akkor látnánk filmjének hőse valóban közelről.
Az amerikaiak nem a kísérlet nem volt nehéz. Vezetés ez egyszerű volt: egy oszcilláló rudat leeresztjük a hajó folyadék és a spektrométer, ha van kavitáció, regisztrálnia kell izzás. Minden ahogy kellett volna - nem olyan, mint a kavitáció. Igyekeztünk, hogy növelje az amplitúdó a rezgések a rúd, - mondjuk, nyugtalanság lenne intenzív. Ultrasensitive spektrométer „néma”. Örvénylő, turbulencia a folyadék növekszik, de nincs feszültség. A folyadékot, amint túl rugalmas, bár megforgatjuk, de még mindig sikerül beburkolják nebystro oszcilláló rúd. De szükséges, hogy úgy érezte rezgéseket egy rúd ütésektől. Hogyan lehet ezt elérni?
Ez elég volt ahhoz, hogy megszüntesse az áramlás körül egy rezgőrudas, és az alacsony frekvenciájú kavitáció nyitott
Mi tesz egy új kísérletet a berendezés, ami valószínűleg akkor is fennáll, az iskola irodai fizika cső, állvány, vájt plexi rúd, 25 W-os hangszóró, egy régi csöves erősítő. Egyedüli Finomság - oszcilláló dugattyúrúd gyártott úgy, hogy a rés a falak a csövek csak egy tized milliméter. A folyadék már nem olyan egyszerű, mint korábban, hogy lezárja a rúd körül.
Hanggenerátor engedélyezett frekvencián 90 Hz. Arról, hogy mi történt ezután, MA Margulis mondja:
- Egy pillanatig semmi különös nem vettük észre. Ezután, egy kis területen a cső fala, egy folyadékkal töltött, finom gömb alakú hólyagocskák, amelyek rezgő dugattyút. Számuk rohamosan növekszik. Úgy alakult egy nagy vérrög, hogy néz ki, mint egy sündisznó. Ez sündisznó láthatóan lüktetett. Fokozatosan kezdett hozzá frekvencia. 200 Hz feletti okozhat két vagy még szokatlan sünök. Születtek különböző részein a csövet. Időről időre rohantak együtt, összekeverjük, majd elrepült a bumm. Azonnal felfigyeltek, hogy a sün nem olyanok, mint a konglomerátumok - klaszterek egyedi pulzáló buborék, és nagy, furcsa alakú buborékok.
De nem minden volt ideje, hogy fogja meg a szabad szemmel. A tudósok használják az ismeri a műszer - a nagy sebességű forgatása. Scroll felvételeket filmet, de. nincs sün talált. Kiemelkedések, elég vastag hajtásokat, bonyolultan ívelt csápok, hogy úgy tűnt, hogy lő ki a test egy nagy buborék nem szereti a tűket egy aranyos erdőlakó. És tudósok adtak a szokatlan létrehozása sokkal prózaibb neve - egy nagy deformált buborék (rövidítve BJP). A képernyő lehetett látni, hogy a BDP jött ki, majd rohant vissza átlátszó finom gömbölyű hólyagocskák képezik.
Mi volt ez? A kavitáció generáló tysyachegradusnye hőmérsékleten hatalmas nyomást? Vagy talán valami új, első megfigyelhető a jelenség? Hogy ellenőrizze, mint már tudjuk, vannak speciális tesztek, mint egy próbája, amely észleli a kavitáció - sonochemical reakciók és izzó folyadékot.
Az első ellenőrzési kísérlet mély hangok könnyen elkezd egy láncreakció konvertáló maleinsav be fumársav. Kétségek továbbra is - bár ez a reakció neves vegyészek bonyolult és szeszélyes, de megindító igényel viszonylag kevés energiát igényel. De amikor egy kémcsőben vas ferrivé fordult, amikor a vízmolekulák osztott acél benne, mint a dió kalapács alá, két vélemény már nem - az igazi izgatott kavitáció. A kutatók maguk eleinte alig hitt svoiv ugyanazt az eredményt. Azonban, több vizsgálati megerősítette: sonochemical reakciókat végezhetjük már akkor, amikor a hangfrekvencia 7 Hz, bizonyos megoldásokat kezdenek izzani 30 Hz.
Mi vagyunk a történet a nyitó, amely nevezhető meleg. Az alacsony frekvenciájú kavitációs kutatások még csak most kezdődött.
„Értem” nem csak a villamos energia, hanem más - termikus kavitációs elmélet. Read: a gyors tömörítés és összeomlása a kavitáció buborék melegítjük gőz-gáz keverék tysyachegradusnyh hőmérsékleten. Ebben az esetben, ez természetesen kezd világítani, mint egy hagyományos izzólámpák, valamint a plazma hőmérsékletét lebontja molekulák kezdeményezi a leghihetetlenebb kémiai reakció. Most azonban az eredmény gondos kutatás megállapította: hanglumineszcenciával - ez a hideg ragyogás, mint a szentjánosbogarak csillogó az éjszaka.
Szinte minden új kísérlet kimutatta már ismert kavitációs egy váratlan negyedévben, nyissa meg rendkívüli képességeit. Például, a pusztító ereje nagyfrekvenciás kavitációs ismert volt. Sima fémfelület meg néhány perc múlva válhat a durva, vykrashivaya meglehetősen nagy részecskéket. Az alacsony frekvenciájú kavitációs volt, épp ellenkezőleg, egy eszköz, egy vékony, finom. Nem volt nehéz, hogy sima, csiszolják a nagyon érdes felületű, vykalyvaya csak mikroszkopikus részecskék fém.
Az alacsony frekvenciájú kavitáció könnyen és gyorsan előállíthatók egy emulzió nem elegyedő folyadékok a szokásos feltételek mellett, őrlik granulátum alámerített folyékony szilárd indított leginkább energiaigényes kémiai reakciók. Természetesen mindez és ultrahang, nagyfrekvenciás kavitáció. De ahhoz, hogy hozza létre, mint ismeretes, speciális berendezést igényel, generátorok. Most csatlakoztassa a hálózati ingadozások a hálózat, amely táplálja a hazai rádió, és az összes hasznos kapacitását kavitáció - az Ön szolgálatában. Tegyük fel, hogy szükség van a lehető legnagyobb gondossággal és keverési sebesség kémiai reaktor, amelynek kapacitása több vasúti tartálykocsik. Ez a probléma - a legtöbb hétköznapi, megszokott a kémiai, gyógyszerészeti és mikrobiológiai ipar. A hagyományos megoldás: a agitátorok hogy olyasmi, mint egy propeller, vagy egy csavar csiga készült a legdrágább, kémiailag ellenálló ötvözetek. Lehet építeni egy egyszerű reaktorban rezgésforrásnak, kapcsolja be a foglalat normál hálózati - a hatása, mint a számítások azt mutatják, még jobb lesz.
Szinte senki sem tudja most azt jósolják, számos gyakorlati alkalmazások a „második” felfedezése kavitáció. Bár csak megnyitja az utat a mélyebb megértését, ezt az érdekes jelenséget felforgatja akadályok évtizedekig állt, ahogyan a kutatók. Megértése az igazi mechanizmus kavitáció, valamint ahol a rendkívüli hatásköröket, még csak most jön. És mögötte, mint mindig a tudomány - új lehetőségek a mérnökök, tervezők, technológusok, és hogy ma lehetetlen megjósolni.
L. GALAMAGA, mérnök-fizikus
Ábrákon A. Matrosov