Физические основы кавитации

Под кавитацией в жидкости понимают образование заполненных паром и газом полостей или пузырьков при локальном понижении давления в жидкости до давления насыщенных паров. Соотношение содержания газа и пара в полости может быть различным (теоретически от нуля до единицы). В зависимости от концентрации пара или газа в полости их называют паровыми или газовыми.

Процесс кавитации включает в себя 2 этапа:

Этап 1: Переход жидкости в парообразное состояние.

Этап 2: Переход пара в жидкое состояние.

Кавитация возможна в любой рабочей среде, где может иметь место превращение жидкости в пар. Основной предпосылкой ее возникновения является большой перепад скоростей потока.

Кавитация возникает:

Вода в трубопроводе находится под давлением, которое выше давления, необходимого для испарения

В начальный момент в резервуаре вся энергия воды является потенциальной. Попав в трубу, потенциальная энергия преобразуется в

· Кинетическую энергию

· Энергию давления

· Потери энергии

При сужении потока увеличивается его скорость,а с ней и кинетическая энергия. В самом узком месте (в проходном сечении) та доля энергии, что приходится на энергию давления, становится совсем малой.

Если давление в результате перераспределения энергии в пользу кинетической падает ниже давления насыщенного пара – вода начинает испаряться, появляются пузырьки, что приводит к росту давления, благодаря чему, в конце концов, пузырьки схлопываются. Пузырьки, схлопывающиеся внутри трубопровода вдали от его стенок, не представляют никакой опасности; интенсивность данного процесса зависит от давления.

При переходе в жидкое состояние пузырьки мгновенно разрушаются (происходит микровзрыв), и окружавшая пузырек жидкость резко ускоряется, чтобы заполнить возникшую пустоту, в результате возникают так называемые «микроструи» со скоростью свыше 1000 м/с

Основные факторы возникновения кавитации:

· Высокий перепад давления

· Низкое противодавление

· Высокая скорость потока

Кавитация– физическое явление, возможность ее возникновения зависит от условий эксплуатации.На стадии разработки и конструирования, а также при выборе арматуры для технологических трубопроводов следует учитывать кавитацию, предотвращая ее возникновение. Когда же это невозможно, надежную работу должны обеспечить правильно подобранная арматура,

стойкая к кавитационным процессам.