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什么是流體空化?什么流量計能展示這種現象

來源:上海自儀公司作者:上海自儀公司網址:http://www.tonniewolfe.com

如果使流體壓力突然變化,可能會發生一些有趣的事情。您可能會對運動部件造成巨大損害,或者可以通過許多有益的方式利用這種破壞力。從螳螂蝦殺死獵物到超聲波清洗,很多東西都依賴于這種流動現象。


上海自儀公司甚至可以將這部影片稱為“特別對待”,因為這是我的故事,這可能是有史以來非常無效的YouTube合作之一。一切始于文丘里管的草圖。文丘里管是一種利用伯努利原理來限制流體流動的裝置。您可能已經聽說過該原理,該原理基本上說流體中的所有能量可以采取三種形式之一:動能,勢能或內能。沿著一條流線,能源總量是相同的。因此,如果您改變一個流體(例如,通過加快流體速度來增加流體的動能),則其他流體必須適應-在此示例中,流體的壓力會下降。


所以,我想,我想擁有這些文丘里管之一,而且我只知道那個人可以為我做。您可能聽說過他的YouTube頻道:Arduino vs Evil,現在秘密地簡化為AvE。我們從未見過他的臉,但我們很確定他很帥。他和我一直在通過美國-加拿大邊境通過電子郵件發送想法,這似乎很非常好。我有一個頻道以工程原理的實際演示為中心-他有一臺鼓掌的Bridgeport銑床。這是在YouTube天堂做出的一場比賽。因此,我將該草圖發送給了AvE,并說:“你能做這樣的事情嗎?!?他說:“圖紙永遠不正確。還有細節。這個家伙不知道他的手肘是誰?!?但是,無論如何,他都試圖做到這一點,為我們提供了許多有關手動加工的優秀課程?!坝腥N方法可以做到這一點……”在第二個視頻中,原型完成了,我們留下了一些離別的字眼:“如果我是一個博彩人-而我-我敢打賭這將行不通?!?事實并非如此?;蛘咧辽傥冶仨毤僭O沒有,因為10個月后,我在郵件中收到了這個消息。他沒有給我一個棘手的事實-我的草圖考慮得很周到,我浪費了他的周末-他給了我一個更好的東西:一個包括一個透明的丙烯酸液體流量計的護理套件,該流量計是由一個知道自己在做什么的人設計的。


而且,如果您仔細觀察該流量計,您可能會認為該形狀是文丘里管,這很非常好,因為我需要一個文丘里管才能向您展示這種流體現象。這是我的設置:我的花園軟管進入車庫,增壓泵為連接到壓力罐,壓力計和此流量計的歧管供料。我修改了儀表,使其通過將重量粘在中央支柱上而起到文丘里管的作用,這樣它就不會上下滑動。我有一個差壓表來測量文丘里管上的壓降。壓力下降是此演示的全部目的。要了解為什么我們需要查看水的相圖。


我們知道水會根據溫度改變狀態。寒冷時是固體(冰),室溫時是液體,熱時是氣體(蒸汽)。但是,任何物質的相還取決于環境壓力。您會看到,即使在室溫下,水在非常低的壓力下也會變成蒸汽。對于許多液體來說都是如此。根據Bernoulli的說法,如果我迫使水通過文丘里管中足夠小的開口,那我就是在減少內部能量(也就是壓力),并將其轉換為動能(也就是流速)。而且,如果我使流量進行得非???,我可以將壓力降低到水的蒸汽壓力以下,轉化為蒸汽。


蒸汽本身不是問題,但是當壓力回升并且蒸汽倒塌成液體時,問題就來了。在更大范圍內,這種塌陷會導致熱沖擊。在蒸汽錘上查看我的視頻以了解更多信息。但是,在較小的規模上,坍塌的蒸汽氣泡被稱為空化。即使比例較小,氣蝕可能造成的破壞也可能具有破壞性。這是因為蒸汽的破裂導致水加速加速并劇烈減速。水不可壓縮,因此會猛烈撞擊,形成沖擊波。就像一千個小水錘。有時在發生氣蝕的地方,您甚至可以聽到這些沖擊波,聽起來像礫石在管道中移動。如果我在此水箱中建立足夠的壓力并打開通向文丘里管的閥門,您可以清楚地看到(并聽到)發生的氣蝕現象。我無法測量文丘里管收縮處的壓力,這將是一個非常強的真空,但是該壓力表測量的是由湍流和空化引起的總壓力損失,僅供參考,因為它看起來很酷。


不用說,在大多數情況下,氣蝕是個壞消息。它會腐蝕管道,葉輪和其他活動部件,導致加速磨損或災難性故障。它甚至可能損壞非常高的水壩的溢洪道。因此,工程師通常避免進行可能會使液體壓力突然變化的設計。管道彎曲平滑,而不是尺寸或方向突然變化。船用螺旋槳和泵葉輪經過精心設計,以與其所連接的電動機的速度和功率相匹配。大壩溢洪道的設計可避免任何突入高速水流。


但是,盡管在所有行業中通常都避免使用這種方法,但是空化也可能是一種有益的力量。超聲波清洗機利用空化作用來攪動溶劑并破壞污染物和零件之間的牢固結合。一些行業使用空化來混合難以結合的化合物(例如油漆)。非常終,一些蝦移動得如此之快,它們會形成空化氣泡殺死獵物。至于這款流量計,到目前為止看來還算不錯。丙烯酸似乎比金屬更好地吸收了沖擊波。因此,非常好以我們的協作方式來制定協作方式。感謝AvE提供此視頻的演示。如果上海自儀公司喜歡看工具和工業機械的內部知識,又不介意一點兒語言,請查看他的頻道并告訴他我發給您了。