Кавітація

У деяких випадках при русі рідини в закритих руслах відбувається явище, пов'язане зі зміною агрегатного стану рідини, тобто перетворення її в пару з виділенням з рідини розчинених у ній газів.

Наочно це явище можна продемонструвати на простому обладнанні, що складається із труби, на окремій ділянці якої встановлена прозора трубка Вентурі (мал.4.2). Вода під тиском рухається від перерізу 1-1 через переріз 2-2 до перерізу 3-3. Як видно з малюнка, переріз 2-2 має менший діаметр. Швидкість течії рідини в трубі можна змінювати, наприклад, встановленим після перерізу 3-3 краном.

При невеликій швидкості ніяких видимих змін у русі рідини не відбувається. При збільшенні швидкості руху рідини у вузькому перерізі трубки Вентурі 2-2 з'являється виразна зона з утворенням пухирців газу. Утворюється область місцевого кипіння, тобто утворення пари з виділенням розчиненого у воді газу. Далі при підході рідини до перерізу 3-3 це явище зникає.

Мал. 4.2. Схема трубки для демонстрації кавітації

Це явище обумовлене наступним. Відомо, що при русі у рідкому або газоподібному стані, тиск у ньому падає. Причому, чим вище швидкість руху середовища, тим тиск у ньому нижче. Тому, при течії рідини через місцеве звуження 2-2, згідно з рівнянням нерозривності течій, збільшується швидкість із одночасним падінням тиску в цьому місці. Якщо абсолютний тиск при цьому досягає значення рівного тиску насичених парою рідин при даній температурі або значення рівного тиску, при якому починається виділення з неї розчинних газів, то в даному місці потоку спостерігається інтенсивне паротворення (кипіння) і виділення газів. Таке явище називається кавітацією.

При подальшому русі рідини до перерізу 3-3, пухирці зникають, тобто відбувається різке зменшення їх розмірів. У той час, коли пухирець зникає, у точці де він луснув відбувається різке збільшення тиску, який передається на сусідні об’єми рідини й через них на стінки трубопроводу. Таким чином, від таких численних місцевих підвищень тисків (гідроударів), виникає вібрація.

Таким чином, кавітація - це місцеве порушення суцільності течії з утворенням парових і газових пухирців (каверн), обумовлене місцевим падінням тиску в потоці.

Кавітація у звичайних випадках є небажаним явищем, і її не слід допускати в трубопроводах і інших елементах гідросистем. Кавітація виникає в кранах, вентилях, засувках, жиклерах і т.д.

Кавітація може мати місце в гідромашинах (насосах і гідротурбінах), знижуючи при цьому їх коефіцієнт корисної дії, а при тривалому впливі кавітації відбувається руйнування деталей, підданих вібрації. Крім цього руйнуються стінки трубопроводів, зменшується їхня пропускна здатність внаслідок зменшення живого перерізу труби.

Дата добавления: 2014-01-07