КАВИТАЦИЯ

(от лат. cavitas – пустота) образование в жидкости пузырьков, заполненных паром.

Явление кавитации возникает в результате понижения давления в жидкости в случае увеличения ее скорости (гидродинамическая кавитация) либо при прохождении интенсивной акустической волны во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). С движением потока в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Иными словами, физический процесс кавитации близок процессу закипания жидкости. Различаются они лишь в том, что при закипании изменение фазового состояния жидкости происходит при среднем по объему жидкости давлении, равном давлению насыщенного пара, в то время как при кавитации среднее давление жидкости превосходит давление насыщенного пара, а понижение давления носит локальный характер. Стоит отметить, что в растворенных в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, поэтому газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем атмосферный воздух.

Это явление имеет ряд негативных факторов, влияющих на эксплуатационные характеристика механизмов. Так, химическая агрессивность газов в пузырьках, имеющих высокую температуру, вызывает эрозию материалов, находящихся в непосредственном контакте с жидкостью, в которой развивается кавитация. Кроме того, физический процесс обусловлен большими забросами давления, возникающими при схлопывании пузырьков и воздействующими на поверхности указанных материалов. Таким образом, последствиями явления кавитации может стать разрушение гребных винтов судов, деталей насосов, гидротурбин и т. п.

Несмотря на отрицательное влияние перечисленных факторов, кавитация также имеет положительные свойства. Например, она используется при ультразвуковой очистке поверхностей твердых тел. Специальные устройства создают кавитацию, разрушая таким образом частицы загрязнений или отделяя их от поверхности, исключая необходимость использования вредных химических веществ.

Кроме того, на ее принципе основаны многие промышленные смесители. В частности, в лакокрасочной промышленности кавитация используется для гомогенизации (смешивания) и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе ЛКМ.