EO

De vernietigende kracht van bellen beperken

15 april 2021 om 13:08 uur

Onderzoekers hebben belangrijke vragen beantwoord om schade te helpen voorkomen en de veiligheid te verbeteren van hydraulische systemen die worden gebruikt voor pijpleidingen, waterturbines en andere toepassingen


Het werk, geleid door ingenieurs van de Universiteit van Waterloo, onderzoekt een fenomeen dat bekend staat als cavitatie, of de vorming en ineenstorting van destructieve met gas gevulde bellen als gevolg van snelle drukveranderingen in vloeistoffen.

 

Cavitatie zit achter een bekende feesttruc waarbij de bodem van een met vloeistof gevulde fles wordt verbrijzeld door met de palm van je hand op de open bovenkant te slaan.

 

"De groei en ineenstorting van cavitatiebellen is fascinerend", zegt Zhao Pan, een professor in mechanische en mechatronische engineering die het onderzoek leidde. "Ze zijn meestal klein en snel, maar ze kunnen zelfs op oppervlakken zoals harde legeringen en glas ernstige schade aanrichten."

De onderzoekers ontwikkelden een theoretisch model om de vorming en grootte van grote, bijzonder schadelijke bellen te voorspellen op basis van de versnelling en snelheid van de vloeistofstroom. Experimenten met hogesnelheidsfotografie bevestigden de theorie.

 

De informatie die door het model wordt verstrekt, helpt ingenieurs hydraulische systemen te ontwerpen en bedieningsrichtlijnen te ontwikkelen om slijtage tot een minimum te beperken, grote storingen te voorkomen en de betrouwbaarheid van de technologie te verbeteren.

 

Bij de partytruc veroorzaakt het raken van de fles een hoge versnelling van de vloeistof ten opzichte van de wanden van de fles. Dat vermindert de druk van de vloeistof op de bodem, waardoor er snel gasvormige bellen ontstaan. Wanneer die bellen instorten of imploderen, creëren ze tijdelijk hoge temperaturen, snelle microjets en schokgolven. Die effecten zijn krachtig genoeg om het glas te breken.

 

Het fenomeen is een veel voorkomende boosdoener bij bijvoorbeeld beschadigde waterleidingen en scheepsschroeven. In extreme gevallen heeft het geleid tot rampzalige leidingstoringen in waterkrachtcentrales.

 

"Aan de andere kant kan de kracht van deze bubbels ook voorgoed worden benut", zei Pan. "Cavitatie kan worden gebruikt om nierstenen af ​​te breken, bacteriën te doden zonder chemicaliën te gebruiken, en zelfs bij de productie van bier en chocolade."

 

Pan werkte eerder samen met onderzoekers in Japan en de Verenigde Staten aan een nieuwe theorie van kleine cavitatiebelletjes veroorzaakt door de versnelling van vloeistoffen, die uitlegde hoe de truc werkt. Recent werk breidt die resultaten uit tot het voorspellen van grote bellen. Een paper over het onderzoek, over de criteria van grote cavitatiebellen in een buis tijdens een voorbijgaand proces, verschijnt in de Journal of Fluid Mechanics.

 

Gerelateerd nieuws

Een opblaasbare structuur die blijft staan zonder druk

Een opblaasbare structuur die blijft staan zonder druk (video)

Een team van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Saes, VS) heeft een op origami geïnspireerd ontwerp ontwikkeld voor opblaasbare constructies die bljiven staan zonder constante…

Opnieuw Nederlandse finalist European Inventor Award

Nederlandse uitvinder stabiele loopplank in finale European Inventor Award (video)

De Nederlandse ingenieur, ondernemer en uitvinder Jan van der Tempel is genomineerd voor de European Inventor Award 2021. Hij is een van de finalisten in de categorie Industrie. Dat maakte het Europees Octrooibureau (EOB…

Kijk hoe robots de productie van windturbines versnellen

Kijk hoe robots de productie van windturbines versnellen (video)

Robots kunnen de krachtige magneten die nodig zijn in windturbines in 55 seconden in de elektrische generatoren plaatsen. Een mens doet hier een uur over - en loopt daarbij het risico zijn vingers te beknellen.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuw! Deurgreepmodule PSENmlock van Pilz

Het veilig heksysteem PSENmlock is uitgebreid met een unieke deurgreepmodule.

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

10 mei 2021

Webinar KNAW: Techniek in je mobiele telefoon

Hoe krijg je al die techniek in een steeds dunner apparaat?

18 mei 2021, 18, 19 en 20 mei 2021

Machineveiligheid in vogelvlucht (online training)

18 mei 2021, online

The Battery Show & EV Tech Europe Digital Days

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

Meer agendapunten »