캐비테이션과 비등을 근본적으로 다른 현상으로 구별하는 것은 무엇입니까?

공동 현상과 비등은 액체 내에서 증기의 기포가 갑자기 나타나는 현상의 이름이며, 두 경우 모두 국부 정수압이 유체의 증기압보다 낮을 때 발생하지만 반드시 그런 것은 아닙니다. 똑같은 것.

에서는 물 전기 발열체 동영상 1시 02:00 사이에 급격한 버블 붕괴에 의해 발생 된 소리가 더 크고 더 크게 얻을 수 있지만 약간 보이는 기포가있다. 이 소리를 발생시키는 과정이 비등 또는 공동 현상으로 간주 됩니까? 차이점은 무엇입니까?

나는 다른 SE 사이트에서 관련 질문에 대한 임시 답변 을 남겼습니다 : 과냉 식 추진제는 터보 펌프 내에서 캐비테이션을 어떻게 줄이고 피드를 더 쉽게합니까? 나는 "캐비테이션이 끓고있다"는 주장으로 시작되는 그 질문에 대한 답을 받아 들일 수 없었다.

그것들이 관련되어 있지만, 캐비테이션과 비등을 근본적으로 다른 현상으로 구별하는 것은 무엇입니까?

전 미국 해군 핵무기의 기계 엔지니어. 캐비테이션의 교과서 정의는 내 핵 훈련에서 나온 것입니다.

" 흡입 압력이 아래로 떨어지고 포화 압력 이상으로 상승함에 따라 증기 기포 의 형성 및 후속 붕괴 "

이 정의는 펌프에서와 같이 흡입 압력을 의미하지만, 캐비테이션은 증기 기포가 발생하는 방식보다 증기 기포 의 형성 및 후속 붕괴를 더 많이 언급한다고 여기에서 대부분의 다른 포스터에 대해 더 일반적으로 명백하게 말할 것입니다. .

캐비테이션 효과는 일반적으로 펌프와 프로펠러에서 발생하지만 끓는 물에서도 발생한다는 것을 알고 있습니다.

물을 끓일 때 처음에는 조용하고 거품이 없습니다. 일부 전 이점 (핵 끓는점)에서는 팬 바닥에 기포가 형성되어 부서 지지만 표면에 닿기 전에 붕괴 됩니다. 이러한 종류의 끓는 것 (요리 용어로 끓인 것으로 지칭 됨)을 캐비테이션이라고 올바르게 부를 수 있습니다. 이것은 또한 끓는 과정에서 매우 시끄러운 단계입니다. 이것은 OP 비디오의 "시끄러운"기간입니다.

공동 현상 후 (최소한의 조리를 위해) 최종 비등 단계가 이루어지며, 이때 벌크 유체가 끓고 거품이 물 표면에 도달합니다 (핵 비 등에서 출발). 끓는 것이 더 활발한 것처럼 보이지만 캐비테이션이 더 이상 발생하지 않기 때문에 실제로는 훨씬 조용 합니다 .

캐비테이션은 물이 끓기 전에 물이 끓는 핑 소리입니다. 완전히 끓으면 스팀 버블이 표면에 닿아 소리의 질이 핑에서 더 거글로 변합니다.

이 모든 것들은 비등이 열의 적용이고 캐비테이션이 압력의 감소에 관한 것이라는 다른 포스트들에 대한 많은 이야기가 있었다. 다시 말하지만, 압력 감소 (포화 압력 미만)는 캐비테이션 의 원인 이지만 압력 감소 는 캐비테이션 의 정의 가 아닙니다 .

압력을 감소시켜 증기 기포 를 생성 하는 용어를 플래쉬 증류 또는 플래쉬 증발이라고 합니다. 열을 증가시켜 증기 기포 를 만드는 용어를 비등 이라고 합니다.

캐비테이션이라는 용어 는 증기 기포 의 형성 및 후속 붕괴 를 지칭한다 . 캐비테이션은 펌프, 스파게티 물 냄비, 잠수함 프로펠러 등에서 발생합니다. 압력은 열 또는 생성 모드로 제한되지 않습니다. OP의 게시물에있는 비디오는 끓는 과정에서 캐비테이션을 보여줍니다.

:편집하다:

나는 여기에 제공 한 캐비테이션의 정의를위한 소스를 만들어내는 에어의 의견 에 도전했다 . 위에서 인용 한 줄은 현재 약 15 년 전과 동일합니다. 개인적으로 참고할 수있는 핵 훈련 과정이 끝났을 때 분류되지 않은 정보에 대한 요약 된 기술 자료를 집에서 책장에 가지고 있습니다. 이 매뉴얼을 온라인에서 찾으려고 노력하면서, 우리가 원자력 훈련 프로그램에서 가르친 내용 중 일부를 재생산하는 것으로 보이는 기술 출판물 웹 사이트 를 찾았 습니다.

첫 번째 기계 과학 볼륨 에는 캐비테이션 섹션 이 있습니다.

압력 강하가 충분히 크거나 온도가 충분히 높은 경우, 국소 압력이 펌핑되는 유체에 대한 포화 압력 아래로 떨어질 때 액체가 증기로 플래시되도록 압력 강하가 충분할 수 있습니다. 임펠러의 눈에서 압력 강하에 의해 형성된 임의의 증기 버블은 유체의 흐름에 의해 임펠러 날개를 따라 스윕된다. 기포가 임펠러 베인에서 멀어 질수록 국부 압력이 포화 압력보다 큰 영역으로 들어가면 기포가 갑자기 붕괴됩니다. 펌프에서 증기 기포의 형성 및 후속 붕괴 과정을 공동화 (cavitation)라고한다.

(Emphasis added) 우리가 암기하도록 지시받은 정의 (위에서 인용 한 바와 같이)는 시험 재현을위한이 진술의 요약 버전입니다.

이제이 특정 웹 사이트 에는이 자료의 출처에 대한 참조 볼륨이 섹션별로 나뉘어져 있지만 맨 위에는 DOE 문서 "DOE-HDBK-1018 / 1"이 있습니다.

이 번호를 찾아 에너지 부 웹 사이트 에 게시 된 문서를 찾을 수 있습니다.이 구절은 12 페이지에서 찾을 수 있습니다.

또한, "미국 해군의 노선에 영향을 미치지 않는 산업"에 대한 의견과 관련하여, DOE 웹 사이트에 호스팅 된 사본에는 자료가 원자력 산업의 정보를 바탕으로 준비되었으며 교육에 사용되도록 언급 된 개요와 서문이 포함되어 있습니다. 원자력 사업자. 아마도 일부 산업은 내가 제공 한 캐비테이션의 정의를 사용하지 않을 수도 있지만 원자력 산업 은 그렇게하고 있으며 화학 산업도 마찬가지로 Bryon Wall의 의견 에서처럼 보입니다 .

나는 이것이 물리학보다 언어에 관한 것이라고 생각합니다. 기본적인 물리적 현상 (증기압이 유체의 정수압과 동일 할 때 액체에서 기체로의 상 변화)은 비등과 캐비테이션에서 동일합니다.

일반적인 비과학적인 사용에서 "비등점"이란 증기압이 유체의 내부 압력과 같아 질 때까지 액체를 가열 하는 것을 의미 합니다. 대부분의 "비과학적인"경우, 가열은 액체와 기체 (예 : 물과 공기) 사이의 경계면에서 (대략) 일정한 압력으로 수행되며, 기화 된 액체 (증기)는 액체를 떠나 기체와 혼합됩니다. 액체로부터 기체로 열을 전달하는 단계.

다른 한편으로, "캐비테이션"은 (대략) 일정한 온도에서 액체 의 압력 을 국부적으로 감소시키는 것이다. 비등과 마찬가지로 액체 압력이 증기압과 같을 때 일부 액체가 기화되지만 주변 액체의 압력이 높아 증기가 어디에서나 빠져 나갈 수 없습니다. 증기 기포가 유체를 통해 이동하기 시작하면 곧 유체 압력이 높은 지점에 도달하여 액체로 다시 붕괴됩니다.

기포가 붕괴 될 때 생성되는 액체의 갑작스런 압력 파는 추진기, 수력 터빈 등과 같은 금속 부품을 손상시킬 수 있습니다.

짧은 대답 모두 캐비테이션이되는 형태로 거품 발생 가스에 액체의 상 변화를 참조 캐비테이션과 비등 에 의해 구동되는 압력 강하 및 끓는점이되는 구동 온도의 증가. 인용에 대해서는 1 페이지, 캐비테이션 및 버블 다이내믹 을 참조하십시오.

이 두 과정을 구별하는 거칠지 만 유용한 방법은 압력이 증기압 아래로 떨어질 때 액체에서 핵 생성 과정으로 캐비테이션을 정의하는 반면, 비등은 온도가 온도보다 높을 때 발생하는 핵 생성 과정입니다. 포화 증기 / 액체 온도. 물론 기본적인 물리적 관점에서 볼 때 두 프로세스 간에는 거의 차이가 없습니다 ... 두 프로세스의 차이는 한편으로는 공동화 흐름과 온도 구배에서 발생하는 복잡한 요소 때문에 발생합니다. 다른 한편으로 비 등에서 발생하는 벽 효과.

이 구별이 어떻게 유용 할 수 있는지 알고 싶다면 Caltech 라이브러리 웹 사이트를 통해 이전 버전의 책 전체 내용을 볼 수 있습니다. Google Scholar에 따르면 거의 3,000 번의 논문이 인용되었다는 점을 고려하면 도서관에서 최신판을 찾는 것은 어렵지 않습니다.

긴 대답은이 인용구가 캐비테이션과 끓는점에 대한 유일한 정의 를 제시하지는 않는다는 점에서 시작합니다 . "거칠지 만 유용한"두 프로세스로 정의하는 한 가지 방법 을 명시 적으로 제안 합니다. Brennen 박사는 다른 정의가 더 유용한 맥락이 존재한다는 데 동의 할 것으로 기대합니다.

매우 일반적인 의미에서, "캐비테이션"은 액체 내에서 캐비티 (공극 또는 기포라고도 함)가 자발적으로 나타나는 것을 의미 할 수 있습니다. 다양한 재료 또는 표면 형상이 핵 생성을 촉진하거나 억제하는 방법을 연구하는 경우 이는 가열을 제외하는 것보다 더 유용한 정의 일 수 있습니다.

보다 제한적인 의미에서, "캐비테이션 (cavitation)"은 고체 계면의 존재 하에서 비교적 일정한 온도에서 발생하는 전자의 서브 세트만을 의미 할 수 있으며, 이는 나중에 기계적 구성 요소의 마모 및 마모에 기여한다. 잠수함 용 추진 시스템을 구축하는 경우 이전 2 개보다 더 유용한 정의 일 수 있습니다.

"끓는점"이라는 단어는 현대 열역학의 시대를 거슬러 올라 가기 때문에 까다로워 지지 않아도 놀라지 않아야합니다. 우리는 일반적으로 비등을 기포를 포함하는 공정으로 생각하지만 필름 비등 은 예외입니다. 분명히 고체 / 액체 계면에서 많은 양의 열을 가할 때 발생하는 현상을 연구하는 사람들은이 현상을 핵과 같은 범주에 두는 것이 유용하다고 생각했습니다 비등.

다른 한편으로, 액체는 또한 진공 상태에서 "끓는"것으로 알려져 있습니다 ( 여기서 궁금한 점이 있다면 핵 형성이 일어나는 곳을 알아 내십시오!). NASA 직원은 폭발성 감압과 관련된 위험을 완화하기 위해 노력할 때 끓는 데 열이 필요한지 여부를 걱정한다고 생각하십니까? 난 아니야

객관적으로 올바른 용어를 기대하거나 기대함으로써 거의 얻을 수 없습니다. 주제에 대해 기술적으로 글을 쓰고 캐비테이션과 비등을 구별하려는 경우 정의를 명시 적으로 작성하십시오. 당신의 정의가 합의에서 크게 벗어나지 않도록 신중하게 노력하십시오.

나처럼 당신도 간단한 대답을 원합니다. 주전자에서 물은 요소 주위의 끓는점까지 가열되지만 주변 물은 그렇지 않습니다. 증기는 대기압에서 100 ℃ 미만으로 존재할 수 없으므로 증기가 더 차가운 물과 접촉 할 때 즉시 응축되어 완충 효과가 없으므로 금속에 대한 금속과 같습니다.

공동 현상에는 기화가 필요하지 않습니다. 유압유와 같은 액체로, 펌프 흡입구가 제한되면 진공 기포가 형성됩니다. 충격을 완화시킬 공기가 없기 때문에 다시 금속에 대한 금속과 같습니다. 펌프는 금속 부스러기 소리처럼 들립니다. 액체 임에도 불구하고 금속처럼 충격을받으며 금속 부품을 피로하게합니다. 흐름이 공의 측면과 같은 표면에 있고 표면을 따라 유지할 압력이 충분하지 않거나 프로펠러와 같은 표면의 가장자리에서 흘러 나오는 경우에도 발생합니다. 액체가 표면에서 튀어 나와 진공 기포가 형성되고 쿠션없이 붕괴되어 금속성 딱딱한 소리가 나고 프로펠러 가장자리가 부식됩니다. 잠수함에게는 더 나쁘다. "여기 있습니다!" 적에게. 정원 호스 및 물통으로 효과를 입증 할 수 있습니다. 계단을 따라 올라가십시오. 피팅을 제거하고 핸드 레일 위에 호스를 씌우거나 물통에 깊숙이 고정시킨 후 물을 걸러 내고 입구에 손가락을 대십시오. 물이 계속 흐르면서 호스의 가장 높은 부분에서 희미한 금속 균열이 발생합니다.

펌프 캐비테이션과 관련하여 질문하면 내 혼란 : 캐비테이션이 역 비등 (증기가 액체로 돌아올 때 붕괴 거품)을 강조했습니다. 그것은 파괴적인 행동이 이루어 졌을 때, 표면 충돌입니다. 임펠러 부품이 손상되는 이유는 바로 출구입니다.