Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— нарушение сплошности (однородности) потока жидкости вследствие образования в нем «пустот» — мелких пузырьков и целых полостей, заполненных парами, воздухом и др. газами, выделившимися из жидкости. Кавитация возникает при понижении давления в жидкости ниже атмосферного до давления насыщения паров. Причиной понижения давления может быть, напр., местное увеличение скорости (возникающее при неполном открытии затвора напорного трубопровода, туннеля), центробежная сила (в частности, в области отрыва потока от плохо обтекаемой твердой поверхности), к-рая может значительно понизить давление вблизи выпуклой границы (стенки) потока. Кроме того, при турбулентном движении имеет место пульсация давления, при к-рой мгновенные минимумы давления могут отличаться от средних по времени его значений на величину до 10—15% от скоростного напора.

Вода и др. применяемые в технике жидкости содержат в растворенном виде воздух, объем к-рого пропорционален величине абс. давления. При понижении давления, напр. от атмосферного (1 am) до давления насыщения паров воды, имеющей t° 20° (0,02 am), из раствора выделяется 98% содержащегося воздуха; этот воздух имеет объем, в неск. раз превышающий объем воды, в к-рой он был растворен. При понижении давления до давления насыщения паров (упругости паров) жидкость закипает, причем занимаемый паром объем в сотни и тысячи раз превышает объем той жидкости, из к-рой он образовался. Поэтому даже в случае незначительной кавитации, когда в пар превращается лишь небольшая часть жидкости, общий объем, а также объемный расход потока значительно возрастают. Повышение расхода вызывает увеличение скорости и потерь напора или при неизменно действующем напоре—уменьшение пропускной способности трубы (насадка, водосброс) или подачи насоса.

Если за участком понижения давления, вызвавшего кавитацию, располагается участок повышения давления (что всегда имеет место в сооружениях и в машинах), то здесь происходит обратное превращение пара в жидкость, при к-ром пузырьки пара под действием сил молекулярного давления, достигающего десятков тысяч атмосфер, как бы «раздавливаются», причем появляются шумы, треск, сотрясения (вибрация) машин и сооружений. Если же «раздавливание» пузырька происходит у твердой стенки, то молекулы жидкости, располагающиеся со стороны пузырька противоположной стенки, ударяют о стенку и вызывают (в результате многократного действия) повреждение твердой поверхности в форме каверн, трещин, с выносом потоком твердых частиц (эрозия).

Если в области кавитации давление (согласно уравнению Бернулли) должно стать ниже давления насыщения паров, то в действительности оно остается равным или лишь немного меньшим давления насыщения паров, но усиливается кавитация, т. е. ускоряется процесс кипения, увеличивается количество паров, чем и поддерживается давление, близкое к давлению насыщения паров. При этом увеличиваются вредные последствия К. Объем выносимого в результате эрозии твердого материала пропорционален пятой-шестой степени скорости, из чего следует, что кавитация особенно опасна при больших скоростях течения.

Эрозия твердых материалов вследствие кавитации зависит также от рода материала: мягкие, упругие, эластичные материалы повреждаются значительно меньше, чем жесткие. В то же время повышается стойкость материалов против кавитации при увеличении их прочности (высокопрочные стали).

Кавитация возникает лишь при наличии в жидкости примесей в виде мельчайших твердых частиц, пузырьков газов (воздуха, паров) или капелек другой жидкости, а также при сотрясениях, вибрации. Если в жидкости нет примесей и опыт ведется в условиях тщательного устранения сотрясений, ударов, то возможно создание в жидкости давлений, значительно меньших не только давления насыщения паров, но даже абсолютного нуля. Однако технич. значения эти опыты не имеют, так как в технич. жидкостях всегда имеются примеси, а машины и сооружения испытывают вибрации, удары, толчки.

Лит.: Розанов Н. П., Вопросы проектирования водопропускных сооружений, работающих в условиях вакуума и при больших скоростях потока, М.— JI., 1959; Шальнев К.К., Гидромеханические аспекты кавитационной эрозии, «ИАН. ОТН», 1958, № 1; его же, Энергетический параметр и масштабный эффект кавитационной эрозии, там же, 1961, № 5

  Кавитация в насосах. Кавитация это нарушение сплошности жидкости ...

  Повреждение бетона быстрыми потоками воды. Кавитация

  КАВИТАЦИЯ в напорном потоке капельной жидкости кавитация

  Гидравлическое давление. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ ...

  Износ оборудования

  Основы гидродинамики Гидродинамика—раздел гидромеханики, в котором ...

  Параметры надежности эксплуатации и мероприятия по их повышению

  ГИДРОМЕХАНИКА. Техническая гидромеханика. Эйлеровы ...