ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ КАВІТАЦІЙНО-ГІДРОДИНАМІЧНОЇ ЛЮМІНЕСЦЕНЦІЇ В ГАЗО-РІДИННОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Анотація

У статті представлені результати дослідження кавітаційних процесів у технологічному обладнанні, пов'язаних з аналітичними явищами, що супроводжуються під час кавітації. Одним з важливих факторів, що супроводжують кавітаційні процеси являється гідродинамічна люмінесценція. Проведено інформаційний аналіз існуючих теорій утворення люмінесценції, в тому числі при гідродинамічних процесах в рідинах і газо-рідинних середовищах, що дозволило обґрунтувати основні умови, які забезпечують виникнення явища гідролюмінесценції. Проведений літературний пошук виявив, що не існує однозначної теорії природи виникнення сонолюмінесценції і гідролюмінесценції. Дані процеси мають кілька теорій їх виникнення: теплова, електрична, квантова і навіть ядерна. Причому кожна теорія в якійсь мірі підтверджується дослідами вчених, але в той же час не є повністю розкритою. Таке неоднозначне трактування призводить до висновку, що ситуацію, що склалася не можна вважати задовільною. Необхідні розгорнуті експериментальні дослідження даного явища. Для практичного вивчення механізмів виникнення гідродинамічної люмінесценції був розроблений і виготовлений експериментальний стенд на основі гідродинамічного кавітатора. Даний стенд дозволяє досліджувати витратну характеристику кавітатора, спостерігати і робити фото- і відео фіксацію явища гідролюмінесценції в потоці рідини або газо-рідинній суміші, для отримання якої використовувався ежекторний змішувач. В результаті застосування експериментально-аналітичного методу і технічної візуалізації встановлено, що явище гідролюмінесценції починається при тиску масла 20 бар, а при його насиченні інертним газом – відбувається при значно менших тисках в межах 10 бар. За нашими спостереженнями, зі збільшенням швидкості потоку в області звуження спочатку виникає кавітація, потім, при подальшому збільшенні швидкості потоку, починають з'являтися поодинокі іскри, а з певного моменту відбувається «пробій» і встановлюється стабільне свічення. За результатами обробки і аналізу проведених експериментальних досліджень побудована концептуальна модель етапів виникнення і розвитку процесу кавітації і супутніх цьому ефектів. Проведені дослідження дозволили виявити кавітаційні зони, що виникають в кавітаторі. З допомогою швидкісної відеозйомки були виявлені області кавітації і досліджено механізм її розвитку. Крім того, отримані за рахунок візуалізації характеристики замкнутого обсягу певною мірою прояснюють існуючі уявлення про поводження рідини і газо-рідинної суміші в соплі. Зроблено висновок, що явище гідролюмінесценції (триболюмінесценції) може використовуватись як метод
візуалізації кавітації. У той же час керування робочими процесами, які супроводжують явище кавітації, є досить актуальним, оскільки дозволяє боротися з небажаними наслідками кавітації.