Тема 4.7. Кавитационое течение.

Физико-химическая сущность и факторы, вызывающие гидродинамическую и акустическую кавитацию. Число кавитации. Последствия кавитации. Примеры использования эффектов кавитации. Методы борьбы с кавитацией, судовых механизмов и конструкций /гребных винтов и на­сосов, насадок, двигателей/.

Указания к теме 4.7.

Кавитацией называют процесс образования пустот /зарождения и расширения кавитационных пузырьков/ в зонах, где давление становится равным давлению насыщенных паров при данной температуре.

Гидродинамическая кавитация возникает при обтекании потока через сопротивления /внезапное сужение/, акустическая - при прохожде­нии через жидкость звуковых и ультразвуковых волн. Примером гидродинамической кавитации является кавитация внасосах, трубах Вентури, подзорах корпусов судов, гребных винтов, акустической - в полостях охлаждения дизелей при вибрации цилиндровых втулок.

С физической точки зрения явление кавитации связано с механическими свойствами жидкости. Жидкость как твердое тело характеризуется определенными механическими свойствами, т.е. упругостью и объемной прочностью при растяжении. Под объемной прочностью следует понимать предел отрицательного давления, при котором нарушается сплошность жидкости. Этот предел принято называть порогом кавитации. Численное значение порогов кавитации для воды зависит от содержания в воде растворенного воздуха, солей и механических примесей, а также от поверхностного натяжения, вязкости, температуры и др.

Возникновение и развитие гидродинамической кавитации характеризуется числом кавитации

где P₁ и V₁- давление и скорость в некотором сечении потока до возникновения кавитации, Па и м/c;

Р_Н.П. - давление насыщенных паров, Па;

ρ - плотность, кг/м³.

Кавитация начинается, когда число кавитации достигает некоторого критического значения х_кр, при этом скорость потока равна

При захлопывании пузырьков повышается давление в микрообъемах до 1000-1500 МПа, температура до 1000 °С, интенсифицируются процессы электрохимической коррозии. Эти процессы приводят к кавитационно - коррозионным разрушениям механизмов, трубопроводов, элементов корпуса и др.

Вопросы для самопроверки.

1. Что называется кавитацией?

2. Укажите условия и причины возникновения гидродинамической и акустической кавитации.

3. Назовите факторы, влияющие на интенсивность кавитации.

4. Что такое число кавитации?

5. Назовите последствия кавитации.

6. Укажите методы борьбы с кавитацией и кавитационной эрозией.

7. Приведите примеры использования эффектов кавитации.