Кавітація виникає в результаті втрати стійкості зародишів потрапляючи в область пониженого тиску в звуковій хвилі, і швидкого їх росту. Процес розширення бульбашок зародишів обумовлений рядом ефектів:
тиском газа і пару в бульбашці;
перевищуючи тиск навколишньої рідини;
дифузії газу в бульбашці із рідини;
випаровуванням рідини і збільшення ваги пари в бульбашці;
коагуляції зародишів.
При підвищенні звукового тиску бульбашка стискається і відбувається дифузія газу із бульбашки в рідину. Кількість продифундіровавшогося газу пропорційна площі поверхні бульбашці, яка в стадії розширення більша, ніж в стадії стиску. В силу повної компенсації дифузійних потоків не відбувається: маса газуё, заповнюючого бульбашку заповнена в бульбашці в процесі її розширення, перевищує масу газу, звільнившогося із бульбашки при її стиску, так, що в цілому за період кількості газу в бульбашці збільшується. Це явище називається випрямленою дифузією (спрямованою дифузією), це викликає ріст бульбашки в полі змішаного тиску.
При пульсувані парових бульбашок внаслідок неадіабатичності процесу зміни стану речовини в бульбашках виникає енергія, яка приводить до нагріву і випаровуванню рідини в бульбашку.
Динаміка кавітаційних бульбашок. Виникаючи у звуковому полі кавітаційної порожнини інтенсивно пульсують. Пульсації порожнин можуть супроводжуватися сильними змінними сферичними формами і навіть подрібненням бульбашок, пульсуючи, бульбашки рухаються поступово і інколи зливаються одна з одною.
Ступінь розвитку кавітації, характерний його протіканням і вплив може змінитися при варійовуванні газових в рідинні, гідростатичний тиск, що відкриває здатність керування кавітаційними явищами.
В кавітаційній області виникають міцні гідродинамічні збудження у вигляді сильних імпульсів стиску (мікроударних хвиль) і мікропотоків створившимися пульсуючими бульбашками. Крім того, захлопування бульбашок супроводжується сильним локальним розігрівом речовини, а також виділення газів які містять атмосферні і іонізовані компоненти. В результаті цього речовина в кавітаційній області підлягає інтенсивним впливам.
Якщо ступінь розвитку кавітації такий, що у випадку моменту часу виникає і захлопується велика кількість бульбашок, то вибух ними акустичного випромінювання проявляється у вигляді сильного шуму із суцільним спектром в порожнині від декількох сотень Гц до сотень і тисяч кГц. На фоні суцільного спектру кавітаційного шуму спостерігається окрема дискретна субгармонійна відражаюча частина спектру поля, яка викликає кавітацію.
1. Установка призначена для отримання сумішних бензинів в умовах АЗС, АТП, у середині господарства, сховищах, фермерських господарств.
2. Установка може працювати як у закритих приміщеннях, так і на відкритих територіях. Існує варіант пересувної установки на базі автомобіля.
Загальні технічні дані:
тиск рідини при вході у дозатор, 7,20 м. рід. ст.;
допустима вакуумметрична висота втягування дозатора, 6,0 м. рід. ст.;
загальна подача домішку дозатором при трубопроводі для її підводу 0 11/2’’, м3/с 0,6·10-3;
тиск рідини через кавітатор 95,0 м. рід. ст;
об’ємна подача рідини через кавітатор при трубопроводі 0 11/2’’, м3/с 6,2·10-3;
режим працювання, безперервний;
вага дозатора, 12 кг;
вага кавітатора, 15 кг;
габаритні розміри дозатора, 95х183 мм;
габаритні розміри кавітатора, 164х190 мм;
з’єднання дозатора-ежектора насосом живлення здійснюється трубопроводом 021/2’’;
з’єднання дозатора із баком, який містить присадку, трубопроводом 011/2’’;
робоче положення кавітатора та дозатора горизонтальне.
Зміна продуктивності установки може досягтись завдяки додатково встановлених кавітаторів, паралельно підключених та двох розподільних баків. Будова установки.
Рисунок 4.1 Схема установки для приготування сумішевих бензинів
Установка для отримання сумішного бензину складається з двох баків 1, 2 для присадки та низько октанового бензину, насосу живлення 5, електродвигуна 3, муфти 4, дозатора ежекторного типу 9, гідродинамічного кавітатора 10, запірних кранів 6, 7, 12, 14, манометра 8,13 та ємкості для готової продукції 11.
Дозатор ежекторного типу, в якому рідина перемішується із зовнішнім потоком низькооктанового бензину.
Він складається: з корпусу1, сопла 3, розширювача 5, регулювальної гайки 2, штуцера 4. (рис.4.1)
Рисунок 4.1 Дозатор ежекторного типу
Кавітатор призначений для кінцевого змішування та диспергування рідинних присадок (ВКД). Конструкція кавітатора показана на рис.4.2
Кавітатор складається: корпус 1, в якому сосно розміщені сопло2. відбивач 3.
Відхилення вісі сопла від вісі відбивача не повинно перевищувати 0,05 мм.
Рисунок 4.2 Гідродинамічний кавітатор
Робота установки.
Низько октановий бензин з бака 2 за допомогою насоса 5 подається в магістраль α при відкритому 6,7,14, краном 6 регулюється необхідний тиск в магістралі α, сировина поступає в дозатор ежекторного типу, який встроєний в нагнітаючу магістраль α, проходячи через сопло 3 (мал.4.1) ввернуто в корпус 1 в зоні А між соплом і розширювачем 5, створюється розрідження в зв’язку з цим з ємкості 1 (лист 2) при відкритому крані 14 дозується ВКД, змішавшись в зоні А суміш бензину ВКД потрапляє через трубопровід до гідродинамічного кавітатора 10, рис. (4.2).
В кавітаторі під дією ультразвукових коливань проходить кінцева змішування компонентів (бензину та ВКД). Далі готовий продукт виходить до ємкості 11.
Результати модернізації:
витрата рідини Q = 30 л/хв (в СU Q = 30/6000 = 5,0·10-4 м3/с);
тиск на вході Р = 15 атм. (в СU Р = 1,5 МПа).
Приводимо розрахунок диаметра сопла, мм:
d = , (3.11)
де ρ - щільність рідини, кг/м3;
φ - коефіцієнт витікання = 0,85.
d = ,
Довжина циліндричної частини сопла, мм
l = 5.4·d, (3.12)
l = 5.4·3,5 = 19 мм
Довжина кінцевої частини сопла, мм
l1 ≈ l, (3.13)
Вхідний діаметр конуса, мм [6]
d1 = 1,27·d1 (3.14)
d1 = 1,27·35 = 4,5 мм
Діаметр відбиваючої лунки [6], мм
D = 2·d1 (3.15)
D = 2·3,5 = 7 мм.
Як показано в [5] оптимальний профіль лунки близький до сегменту сфери, причому кут виходу струменя L = 350…. .400. з цих міркувань розрахунок глибини і радіус заокруглення лунки буде розраховуватися, мм.
R = , (3.16)
R =
Глибина заокруглення буде розраховуватися, мм
h = R (1-cos α), (3.17)
h = 7 (1-cos 400) = 7 (1 - 0,77) = 1,6 мм
Для стійкого звукоутворення потрібно об’єм робочої камери і яка розраховується за формулою [6], м3
Vм = 50000·d3, (3.18)
Vм = 50000· (3,5·10-3) 3 = 0,002 м3
Конструкція випромінювача повинна задовольняти соосність сопла і відбивача у межах 0,02 мм, регулювання зазору L повинно проводитися у межах від 2 до 3 мм.
Частоту коливань, проводимо розрахунок за емпіричною формулою [4], кГц;
f = 3,3/d, (3.19)
f = 3,3/3,5 = 0,94 кГц
Рисунок 4.3 Гідродинамічний диспергатор
При проведенні експлуатаційних випробувань визначають фізико-хімічні характеристики (в тому числі антидетонаційні властивості по двигунному методу ГОСТ511 і по досліджуваному методу ГОСТ 8226) всіх сортів змішаного бензину і більшого числа сортів товарного бензину, використання яких проводять випробовування автомобілів. При цьому визначають фізико-хімічні характеристики зразків змішаного і товарного бензинів згідно технічних умов ТУУ00149943.801-98. бензини автомобільні з підвищеним кінцем кипіння і ГОСТ2048-77 (тільки для товарних бензинів).
Фізико-хімічна характеристика сортів змішаного і товарного бензину А-80 і А-92 визначається стандартними методами згідно вимог ТУУ001149943.501-98 і ГОСТ2048.
Антидетонаційні властивості сортів змішаного і товарного бензину визначається з використанням аналізатора детонаційної стійкості бензину розробленого Державтотранстгідропроект і атестованого УКРЦСМ. Зміна детонаційної стійкості сортів палива використовується безмоторною установкою згідно методам ГОСТ511: ГОСТ8336 (по моторним і досліджувальним методами). Результати визначаються фізико-хімічними і антидетонаційними властивостями сортів змішаного і товарного бензинів А-80 і А-92 заносять в таблицю.
В процесі експлуатаційних випробувань періодично (через 2000 км пробігу) проводиться аналіз моторних мастил.
Аналіз моторних мастил проводять згідно стандартної методики спеціальної методики згідно з УКРНРИНП "Масла".
Перед кожним контрольним стендовим випробуванням автомобіля вимірюється компресія в циліндрах двигуна з використанням компреси метру 0-324 послідовно з 1-го по останній циліндр. Вимірювання в кожному циліндрі проводять 3 рази. Якщо відповіді вимірювань мають різницю більшу як ±0,02 МПа вимірювання повторяють.
За результати вимірювань застосовуються середньо арифметичне трьох вимірів, округленого до 0,01 МПа. Компресія визначається на холодному і гарячому двигуні при чіткому дотримані температури двигуна по температурі охолодженої рідини і моторного мастила при кожному наступному випробувані. [4]
Контрольні стендові випробування автомобілів при роботі на змішаному і товарному бензині проводять на стенді діагностики тягових характеристик автомобілів методом 4819. при цьому визначають тягові динамічні і економічні показники автомобілів. Тягові показники оцінюються по силі тяги на колесах на бігових барабанах стенда, Рк [кН]. Динамічні показники по часу розгону автомобіля Трозг, [с], від 40 до 70 км/час. Економічні показники по концентрації ВГ моноокису вуглецю СО%, і вуглеводів Сш Нn. В режимах максимального навантаження при швидкості автомобілів ЗИЛ-431410 Vа - 50км/год і ГАЗ-2410 Vа = 60км/год, визначається:
максимальна сила тяги Рк, кН;
рівень концентрації СО% Сш Нn.
Такі самі показники визначаються (крім Рк) в режимах часткового завантаження при Vа = 60км/год і Рк = 1,0 кН ЗИЛ - 431410, Рк = 0,4 кН ГАЗ-2410.
В режимах холостого ходу двигуна визначається концентрація СО% Сш НnРРТ в ШГ. При цьому визначається відповідні економічні показники вимогам ГОСТ12203-87.
Визначення переліку (вмісту) шкідливих речовин визначаються при регулювальній системі запалювання, які відповідають роботі змішаному і товарному бензину А-80 (ЗИЛ-431410) і А-92 (ГАЗ-2410).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
