Досліджено проблему сучасного протистояння США та Росії, питання використання коштів на потреби армії та озброєння в кожній з цих країн. Показано, що інновації у виробництві військової техніки призвели до того, що зараз світ перебуває на початковій стадії нової військово-технічної революції. Висвітлено напрями цієї революції, приклади нової зброї та наслідки її використання.

Показано, що швидкість руху рідини в трубопроводах теплообмінної апаратури хімічних і харчових виробництв суттєво впливає на інтенсивність кавітаційної ерозії внутрішньої поверхні труб дорогого обладнання. З урахуванням коефіцієнта поверхневого натягу рідини, підраховано товщину ламінарної плівки живого перерізу. Запропоновано формулу підрахунку товщини ламінарної плівки, яка дає змогу оптимально розрахувати швидкість руху рідини в теплообмінній апаратурі.

Наведено результати досліджень неметалевих конструкційних матеріалів для експлуатації за умов кавітаційно-ерозійного зношування. Показано, що полімерні і керамічні матеріали перспективні для виготовлення вузлів технологічного обладнання, призначеного для обробки харчових середовищ в гідродинамічних кавітаційних апаратах (ГКА).

The results of the research of operation of non-metal constructional materials in the conditions of cavitation and erosion wear process of wear are demonstrated. The polymeric and ceramic materials perspective for manufacturing of the units of the engineering equipment set for the surroundings in the hydrodynamic cavitational devices are displayed

Виявлено збільшення кавітаційно-корозійного зношування комплексних карбідних покриттів за умов циклічної кавітаційно-корозійної дії у порівнянні з безперервною кавітацією в 1,5 - 2 рази, що визначається адсорбційним та електрохімічним впливом середовища, більш активним проявом щілинного ефекту. Циклічне кавітаційно-корозійне зношування карбідних покриттів на основі Cr, Cr - Zr, Cr - Nb, Cr - Si, Nb підвищується в середовищі 3 %-го водного розчину NaCl у порівнянні з водою на 10 - 20 %. За умов циклічного кавітаційно-корозійного впливу посилюється корозійне руйнування комплексних карбідних покриттів на основі Cr - Nb, Cr - Zr, Cr - Si, Cr, Nb у 2 - 4 рази у порівнянні з безупинним корозійним впливом, що пов'язано з руйнуванням захисних оксидних плівок на кородувальній поверхні, вилученням продуктів корозії та зростанням мікротріщин у дифузійному покритті в результаті мікроударного впливу кавітації.

Описано нелінійні ефекти в акустиці (кавітація, тиск звуку та ін.), які знижують енергоємність хіміко-технологічних процесів, інтенсифікують їх (диспергування твердих тіл, одержання дрібнодисперсних емульсій, екстрагування, осадження промислового пилу, диму). Наведено основні параметри для досягнення кавітації та інших ефектів, процесів її розвитку в різних середовищах.

Досліджено часткову кавітацію на видовжених вісесиметричних тілах в ідеальній нестисливій невагомій рідині. Завдяки простоті рівняння першого наближення пояснено низку ефектів і розраховано одразу декілька вісесиметричних каверн на одному тілі. Показано, що каверни можуть бути не тільки еліпсо-, але і гіперболоподібними, знайдено відповідні області чисел кавітації. З використанням лінійної та нелінійної постановок розраховано форми увігнутих вісесиметричних каверн. Деякі з одержаних довгих каверн не потребують замикача та можуть використовуватись для істотного зменшення загального опору тіл, які рухаються у воді з великими швидкостями.

На відміну від попередніх досліджень, у роботі запропоновано єдиний підхід до розрахунків форм каверн за кавітаторами з довільним контуром зриву струменів і кутами крену для різних режимів кавітаційного обтікання.

Досліджено зносостійкість фторопластових зразків за умови кавітаційно-ерозійного впливу середовища на них. Наведено рекомендації щодо застосування фторопласта для виготовлення робочих вузлів гідродинамічних кавітаційних апаратів.

Наведено механізм УЗ-просочення на прикладі цинкацетатного каталізатора синтезу вінілацетату. Показано, що визначальними факторами під час синтезу каталізатора в УЗ-полі є: кавітація, концентрація розчину, що просочує, час просочення, частота УЗ-коливання.

  Скачати повний текст

Розкрито особливості використання кавітаційних ефектів в окремих технологічних процесах. Розглянуто проблеми інтенсифікації масообмінних процесів у системі тверда фаза - рідина з урахуванням кавітаційного подрібнення твердої фази, турбулізації пограничного дифузійного шару рідини кавітаційними бульбашками, виникнення нестаціонарных аспектів масовіддачі, зміни фізико-хімічних властивостей рідкої фази. Проаналізовано вплив гідродинамічної кавітації на біологічні об'єкти в контексті комплексної дії кавітаційних явищ на патогенну флору води. Описано перспективи практичного використання кавітаційного обладнання в хіміко-технологічних процесах.

Раскрыты особенности использования кавитационных эффектов в отдельных технологических процессах. Рассмотрены проблемы интенсификации массообменных процессов в системе твердая фаза - жидкость с учетом кавитационного измельчения твердой фазы, турбулизации пограничного диффузионного слоя жидкости кавитационными бульбочками, возникновения нестационарных аспектов массоотдачи, изменения физико-химических свойств жидкой фазы. Проанализировано влияние гидродинамической кавитации на биологические объекты в контексте комплексного действия кавитационных явлений на патогенную флору воды. Описаны перспективы практического использования кавитационного оборудования в химико-технологических процессах.

Рассмотрены основные вопросы автоматизации процесса сепарации многофазных потоков, содержащих воду и вторичные нефтепродукты. Для судовых условий эксплуатации разработан гидродинамический метод сепарации, который основан на использовании процесса суперкавитации. Для нового метода предложена схема и алгоритм автоматизированного управления. Приведены основные выражения, на основе которых построена работа контроллера блока управления. Схема и алгоритм управления позволяют использовать как естественную суперкавитацию, так и искусственную вентиляцию супекавитирующей каверны.

Розглянуто основні питання автоматизації процесу сепарації багатофазних потоків, що містять воду та вторинні нафтопродукти. Для суднових умов експлуатації розроблено гідродинамічний метод сепарації, який заснований на використанні процесу суперкавітації. Для нового методу запропоновано схему й алгоритм автоматизованого управління. Наведено основні вирази, на основі котрих побудована робота контролера блоку управління. Схема та алгоритм управління дають змогу використовувати як звичайну суперкавітацію, так і штучну вентиляцію суперкавітаційної каверни.

There were considered main questions of separation process automatization for multiphase flows, containing water and secondary oil products. For ship working conditions there was developed fluid dynamics separation method, which has been based on super cavity process usage. For the new method the scheme and algorithm of automatic control was offered. Main formulas, that are basic for the work of governing block controller were described. The scheme and algorithm of process control give an ability to use as natural cupercavitation as an artificial ventilation of supercavity cavern.

Узагальнено результати дослідження повзучості і мікроструктури, виконаного в рамках японського національного проекту "Дослідження й розробка керамічних газових турбін (класу 300 кВт)" на промисловому нітриді кремнію SN 88M з метою з'ясування процесів, що визначають повзучість, і механізму деформації повзучості. Іспити повзучості при розтягу були виконані в діапазоні температур від 1250 до 1400 °C при напруженнях, що відповідають тривалості служби 10000 годин. Пошкодження, пов'язані з повзучістю, поділено на дві групи: міжзеренні дефекти (пустоти на багатозеренних стиках, пустоти на границях двох зерен, мікротріщини та тріщини) внутрішньозеренні дефекти у зернах нітриду кремнію (руйнування великих зерен, дрібні симетричні й асиметричні пустоти і тріщиноподібні внутрішньозеренні пустоти). З'ясовано, що пустоти утворюються безперервно протягом усьго процесу деформації, починаючи з відносної деформації 0,1 %, і їх внесок у деформацію розтягу зростає лінійно. Понад 90 % деформації розтягу є наслідком кавітації. Таким чином, кавітація є основним механізмом повзучості дослідженого нітриду кремнію. Запропонована модель кавітації у багатозеренних стиках включає зернограничне сковзання, в'язку течію граничної фази і розчинення-осадження матриці.

Наведено результати дослідження шестеренного насоса із зовнішнім зачепленням шестерень з евольвентним профілем зуба, мета якого - одержання картини потоків у камерах всмоктування і нагнітання, а також в області зачеплення шестерень, і вивчення впливу на них робочих параметрів насоса. Картини течії було одержано візуалізацією потоку рідини з застосуванням високошвидкісної відеозйомки процесу роботи насоса з кришкою, виконаною з прозорого матеріалу. В результаті аналізу відеозйомки виявлено появу каверн у рідині, замкненій у відсіченій порожнині. Розглянуто процес появи кавітаційної бульбашки, її росту і схлопування. Наведено розрахункові залежності, які зв'язують розміри кавітаційних бульбашок і тиск в оточуючій рідині. Визначено зміну розмірів відсіченої порожнини для цього насоса і характер зміни тиску в ній. З використанням п-теореми одержано залежності в безрозмірному вигляді, проведено критеріальний аналіз одержаних результатів, який показав залежність тиску у відсіченій порожнині від низки комплексів, наприклад від відцентрового числа Рейнольдса. Виявлено, що у відсіченій порожнині виникають компресія рідини і кавітація, інтенсивність яких залежить від умов роботи насоса.

Досліджено параметри звукокапілярного потоку рідини з одночасною надшвидкісною реєстрацією процесів, які відбуваються під перерізом капіляра. Показано, що під перерізом капіляра кавітація проявляє себе як колективний процес, і найбільш вірогідною причиною формування потоку рідини в капілярі є спрямований рух кавітаційного середовища до каналу капіляра, а не динаміка змикання кожної кавітаційної порожнини. Показано, що локалізований кавітаційний процес концентрує енергію акустичного поля, а спрямований рух кавітаційних порожнин забезпечує її трансформацію в енергію потоку рідини в капілярі.

Досліджено фізичні ефекти, що супроводжують кавітацію. Розкрито особливості впливу ультразвуку на бактеріальні дисперсії. Розглянуто хімічні реакції у кавітаційному полі. Досліджено вплив ультразвукової активації на ефективність дії каталітичних розчинів у процесі окиснення етилбензолу та циклогексану. Проаналізовано вплив температури і тиску на показники процесу окиснення. Увагу приділено питанням знезараження води від бактеріальних забруднень за умов кавітації. Викладено технологічні аспекти застосування кавітації. Охарактеризовано перспективи застосування електромагнітних вібраційних кавітаторів резонансної дії.

Наведено класифікацію генераторів гідродинамічних коливань тиску, представлено схеми будови генераторів різних модифікацій і принципи їх роботи, розглянуто механізм виникнення імпульсно-хвильових процесів у свердловинних умовах та можливість їх практичного використання з метою інтенсифікації видобування високов'язких нафт. Описано ефекти, які виникають у пористому середовищі продуктивних пластів внаслідок роботи генераторів ультразвукових коливань. Наголошено, що вони будуть ефективними лише тоді, коли інтенсивність коливань достатня і основним у цьому є розробка, випробування та впровадження потужних і довговічних генераторів акустичного поля. Наведено формули, за якими можуть бути розраховані такі параметри оцінки роботи генераторів, як частота коливань, доза ультразвуку, тиск у кавітаційній бульбашці тощо. Описано ефекти, які виникають у пористому середовищі продуктивних пластів внаслідок роботи генераторів ультразвукових коливань. Наголошено, що вони будуть ефективними лише тоді, коли інтенсивність коливань достатня і основним у цьому є розробка, випробування та впровадження потужних і довговічних генераторів акустичного поля. Наведено формули, за якими можуть бути розраховані такі параметри оцінки роботи генераторів, як частота коливань, доза ультразвуку, тиск у кавітаційній бульбашці тощо. Встановлено, що у пульсаторах при визначених умовах під час руху робочої рідини можуть виникати кавітаційні процеси. У рідині і на поверхні твердого тіла у випадку, якщо тиск підтримується нижче деякого критичного тиску, що визначається фізичними властивостями і станом рідини, виникають бульбашки пари або парогазових сумішей, які лускають, потрапивши у зону з підвищеним тиском. Кавітація полягає в утворенні розривів суцільності на деяких ділянках потоку рухомої крапельної рідини. Розриви виникають у тих ділянках рухомого потоку, де у результаті перерозподілу тиску, зумовленого рухом рідини, відбувається значне місцеве зниження тиску. Основні результати свідчать, що вплив кавітації на зменшення в 'язкості важких вуглеводнів є істотним і тому, враховуючи ці обставини, необхідно удосконалити технологію видобування високов'язкої нафти, що у поєднанні з використанням дії пульсуючих потоків дозволить наблизити вирішення скпадної задачі з інтенсифікації видобутку високов'язкої нафти.

Викладено результати аналітичного дослідження режимів всмоктування поршневих бурових насосів. Встановлено критерії, що характеризують процес всмоктування. Розглянуто три режими всмоктування: без кавітації, з обмеженою і розвиненою кавітацією та причини їх настання.

З урахуванням специфіки харчових виробництв проаналізовано режимні способи інтенсифікації масообміну, до яких віднесене одно- або багаторазове використання перехідних режимів за допомогою зміни гідродинамічних умов руху середовищ, різкого зниження тиску, створення розрідження, кавітації та дискретно-імпульсного підведення енергії. Режимні способи інтенсифікації базуються на існуванні нерозривних зв'язків між усіма параметрами технологічних систем, унаслідок чого зміна будь-якого параметра системи призводить до перебудови всіх інших її параметрів і прискорення процесів перенесення. Одно- та кількаразове створення перехідних режимів і кавітація надають можливість найповніше використати внутрішню енергію технологічних систем. Дискретно-імпульсне підведення енергії, яке базується на повторюваному з великою частотою значному підвищенні та подальшому різкому зниженні тиску, вимагає інтенсивного підведення зовнішньої енергії.

Досліджено процес кавітаційного оброблення водного середовища за різних конструктивних параметрів кавітувальних елементів. На підставі аналізу графічної інтерпретації побудованої 4-факторної мультиплікативної математичної моделі визначено оптимальні умови для здійснення кавітаційного оброблення. Встановлено вплив введення у водне середовище незначних кількостей повітря (0,5 - 3 % по відношенню до об'єму оброблюваного середовища) на інтенсивність розвитку кавітаційних явищ і супутнього їм ефекту флотації.