Розчинення в рідинах газів

Всі рідини розчиняють гази, які в розчиненому (дисперсном) стані не роблять істотного впливу на механічні властивості рідини. Однак, якщо тиск в будь-якій точці об'єму рідини зменшується, гази виділяються з розчину у вигляді бульбашок, які погіршують властивості рідини. Відносна кількість газу, який може розчинитися в рідині до її насичення, прямо пропорційно тиску на поверхні розділу. Цей обсяг можна обчислити за формулою

де Vг - обсяг розчиненого газу, віднесений до атмосферного тиску (760 мм рт. ст.) і нульовій температурі;

k = - коефіцієнт розчинності газу в рідині;

р1 і р2 - початковий і кінцевий тиск газу, що знаходиться в контакті з рідиною.

Коефіцієнт розчинності залежить від властивостей рідин і газів. Повітря розчиняється в мінеральних маслах, що застосовуються в гідросистемах машин, в обсязі, що дорівнює

10% (k = 0,10) об'єму рідини на 1 ат.

Розчинність кисню в рідинах вище, ніж атмосферного повітря, через що розчинений у рідині повітря містить кисню на 40-50% більше ніж атмосферне повітря, що інтенсифікує окислювання рідини і руйнування гумових деталей гідроагрегатів.

Нижче наведені коефіцієнти розчинності повітря k в поширених рідинах при 20 0 С

індустріальне 12 .................. .0,0759

Розчинність приблизно такого ж порядку має і азот, який широко застосовується для наддуву рідинних баків (резервуарів).

Розчинність повітря в мінеральних маслах залежить від сорту масла, зменшуючись зі збільшенням його щільності. Для масел з об'ємною вагою, рівним 0,82 і 0,9 г / см 3, коефіцієнт розчинності k відповідно становить 0,10 і 0,08.

Розчинність повітря в оліях малої в'язкості трохи вище, ніж в оліях високої в'язкості.

Зі збільшенням температури розчинність повітря в маслі практично зберігається постійною. Так, наприклад, коефіцієнт розчинності повітря в гасі при температурі - 30 ° С дорівнює 0,12 і при температурі 20 ° С він підвищується до 0,125.

Останній фактор слід враховувати при проектуванні гідросистем, що знаходяться під тиском газу (повітря) в умо-вах широкого температурного діапазону, оскільки в результаті зміни обсягу розчиненого газу, обумовленого його тепло-вим розширенням, може порушуватися умова насиченості рідини газом.

Час, протягом якого відбувається насичення масла газом, залежить від величини поверхні розділу, що припадає на одиницю об'єму масла, а також від ступеня збуреності стану цієї поверхні. При інтенсивному перемішуванні рідина насичується протягом однієї або декількох хвилин, тоді як в спокійному стані процес триває годинами.

Розглянуте властивість рідини має важливе значення для роботи гідросистеми, так як присутність газу погіршує, а в багатьох випадках може повністю порушити роботу гідросистеми і її агрегатів. Зокрема, при наявності газу прискорюється настання кавітації. Газ, що виділився з рідини в місцях зниженого тиску, може частково заповнити робочі порожнини насоса, зменшуючи тим самим його продуктивність і погіршуючи режим його роботи. Як показали спостереження, при вакуумі біля входу в насос, що дорівнює 200-250 мм рт. ст., який утворюється при певних умовах в результаті опираючись-ня всмоктуючої магістралі, настає помутніння потоку мінерального масла через виділення повітря; при вакуумі 380-400 мм рт. ст. кількість виділився повітря стає таким, що різко змінюється забарвлення масла і утворюються видимі оком бульбашки, і при вакуумі в баку 400- 450 мм рт ст. масло, яке надходить але трубі з бака в насос, перетворюється в піну.