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

De maan in kaart brengen met Lidar

Nasa brengt de maan in kaart met Lidar

Nasa's Kinematic Navigation and Cartography Knapsack Instrument (Knack) gebruikt 4D-lidar om toekomstige maan- en planetaire verkenningen te ondersteunen. Knack is een op lidar gebaseerd mobiel terrein- en…

Voorkomen treinuitval: een kwestie van minder techniek

Voorkomen treinuitval: een kwestie van minder techniek

Rolf van Lieshout (Erasmus School of Economics) deed onderzoek naar een ‘zelfsturend spoorsysteem’ waarop kan worden teruggevallen wanneer massale treinuitval dreigt. Zo is een out-of-control situatie, zoals op…

Podcast: worden werknemers voldoende geïnformeerd en getraind in explosieveiligheid?

Podcast: worden werknemers voldoende geïnformeerd en getraind in explosieveiligheid?

“Kennis over explosieveiligheid is vaak wel aanwezig bij het management maar niet voldoende op de werkvloer”, aldus Fokke van de Koppel, veiligheidskundige gespecialiseerd in ATEX en explosieveiligheid. Hij begeleidt…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Gecodeerde, contactloze veiligheidsschakelaar PSEN cs5 en PSEN cs6 Veiligheidsschakelaar voor de hek- en positiebewaking

PSENcode is zowel bedoeld voor de standbewaking van afschermingen volgens EN 60947-5-3 als voor de positiebewaking. Door...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tevema
Tevema

Leverancier van technische standaardveren en normdelen, leverbaar uit voorraad.

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 mei 2022, Hannover (De)

Hannover Messe

The lead theme Industrial Transformation spotlights the topics of digitalization and sustainability.

31 mei 2022, Düsseldorf

World Electrolysis Congress

Goal: tackle the remaining bottlenecks to rolling out electrolysers at scale and pace

31 mei 2022, Veldhoven

Business Software Event

Platform waar digitaliseringsvraagstukken voor de maakindustrie centraal staan

Meer agendapunten »