Кавітація (від лат. Cavitas - порожнеча)
освіту в крапельної рідини порожнин, заповнених газом, паром або їх сумішшю (так званих кавітаційних бульбашок, або каверн). Бульбашки кавітацій утворюються в тих місцях, де тиск в рідині стає нижче деякого критичного значення pkp (в реальної рідини pkp приблизно дорівнює тиску насиченої пари цієї рідини при даній температурі). Якщо зниження тиску відбувається внаслідок великих місцевих швидкостей в потоці, що рухається крапельної рідини. то К. називають гідродинамічної. а якщо внаслідок проходження акустичних хвиль - акустичною.
Гідродинамічна кавітація. Оскільки в реальній рідині завжди присутні найдрібніші бульбашки газу або пари, то, рухаючись з потоком і потрапляючи в область тиску р 2 (1500 кг / см 2). Реальні рідини менш міцні. Оптимально збільшуе ретельно очищеної води, досягнуте при розтягуванні води при 10 ° С, становить 28 Мн / м 2 (280 кг / см 2). Зазвичай же розрив виникає при тисках, лише трохи менших тиску насиченої пари. Низька міцність реальних рідин пов'язана з наявністю в них так званих кавітаційних зародків: погано змочуються ділянок твердого тіла, твердих частинок з тріщинами, заповненими газом, мікроскопічних газових бульбашок, що оберігає від розчинення мономолекулярними органічними оболонками, іонних утворень, що виникають під дією космічних променів.
При цій формі обтічного тіла К. виникає при деякому, цілком певному для даної точки потоку, значення безрозмірного параметра
де р - гідростатичний тиск набігаючого потоку, рн - тиск насиченої пари, ρ - щільність рідини, υ∞- швидкість рідини на достатній відстані від тіла. Цей параметр називають «числом кавітації», служить одним з критеріїв подібності при моделюванні гідродинамічних течій. Збільшення швидкості потоку після початку К. викликає швидке зростання числа кавітаційних бульбашок, слідом за чим відбувається їх об'єднання в загальну кавитационную каверну, потім протягом переходить в струминне (див. Струмінь). При цьому протягом зберігає нестаціонарний характер тільки в області замикання каверни. Особливо швидко струйное протягом організовується у разі погано обтічних тіл.
Якщо всередину каверни, через тіло, біля якого виникає К. підвести атмосферне повітря або інший газ, то розміри каверни збільшуються. При цьому встановиться течія, яка буде відповідати числу кавітації, утвореному вже не по насичує тиску водяної пари рн, а по тиску газу всередині каверни pk, т. Е., Де g - прискорення сили тяжіння, a d - деякий характерний лінійний розмір. Так як pk може бути багато більше рн, то в таких умовах можливо при малих швидкостях набігаючого потоку отримувати течії, відповідні дуже низьким значенням χ, т. Е. Глибоким ступенями розвитку К. Так, при русі тіла в воді зі швидкістю 6-10 м / сек можна отримати його обтікання, відповідне швидкостям до 100 м / сек. Кавітаційні течії, що виходять в результаті підведення газу всередину каверни, називають штучною К.
Гідродинамічна К. може супроводжуватися низкою фізико-хімічних ефектів, наприклад іскроутворенням і люмінесценцією. У ряді робіт виявлено вплив електричного струму і магнітного поля на К. виникає при обтіканні циліндра в гідродинамічної трубі.
Дослідження К. і боротьба з нею мають велике значення, так як К. надає шкідливий вплив на роботу гідротурбін, рідинних насосів, гребних гвинтів кораблів, підводних звуковипромінювачів, рідинних систем висотних літаків і т.д. знижує коефіцієнт корисної дії і призводить до руйнувань. К. може бути зменшена при збільшенні гідростатичного тиску, наприклад приміщенням пристрою на достатній глибині по відношенню до вільної поверхні рідини, а також підбором відповідних форм елементів конструкції, при яких шкідливий вплив К. зменшується. Для зменшення ерозії лопаті робочих коліс виготовляють з нержавіючих сталей і шліфують.
Експериментальні дослідження К. виробляються в так званих кавітаційних трубах, що представляють собою звичайні гідродинамічні труби, обладнані системою регулювання статичного тиску.
Літ .: Корнфельд М. Гнучкість і міцність рідин, М. - Л. 1951; Біркгоф Г. Сарантонелло Е. Струмені, сліди і каверни, пров. з англ. М. 1964: Додати Перник А. Д. Проблеми кавітації, 2 видавництва. Л. 1966; Ошеровського С. Х. Кавітація в генераторах, «Енергетика та електрифікація», 1970, № 1.
Акустична кавітація. При випромінюванні в рідину звуку з амплітудою звукового тиску, що перевершує деяку порогову величину, під час напівперіодів розрідження виникають кавитационні бульбашки на так званих кавітаційних зародках, якими найчастіше є газові включення, що містяться в рідині і на що хитається поверхні акустичного випромінювача. Тому кавітаційний поріг підвищується в міру зниження змісту газу в рідині, при збільшенні гідростатичного тиску, після обтиску рідини високим (близько 10 3 кгс / см 2 ≅ 10 2 Мн / м 2) гідростатичним тиском і при охолодженні рідини, а крім того, при збільшенні частоти звуку і при скороченні тривалості озвучування. Поріг вище для біжить, ніж для стоячої хвилі. Бульбашки закриваються під час напівперіодів стиснення, створюючи короткочасні (порядку 10 -6 сек) імпульси тиску (до 10 3 Мн / м 2 ≅ 10 4 кгс / см 2 і більше), здатні зруйнувати навіть вельми міцні матеріали. Таке руйнування спостерігається на поверхні потужних акустичних випромінювачів, що працюють в рідини. Тиск при закритті кавітаційних бульбашок підвищується при зниженні частоти звуку і при підвищенні гідростатичного тиску; воно вище в рідинах з малим тиском насиченої пари. Закриття бульбашок супроводжується адіабатичним нагріванням газу в бульбашках до температури порядку 10 4 ° С, ніж, мабуть, і викликається свічення бульбашок при К. (т. Н. Звуколюмінесценція). К. супроводжується іонізацією газу в бульбашках. Бульбашки кавітацій групуються, утворюючи кавитационную область складною і мінливою форми. Інтенсивність К. зручно оцінювати по руйнуванню тонкої алюмінієвої фольги, в якій кавітуючими бульбашки пробивають отвори. За кількістю і розташуванням цих отворів, що виникають за певний час, можна судити про інтенсивність К. і конфігурації кавитационной області.
Поява К. обмежує можливість подальшого підвищення інтенсивності звуку, випромінюваного в рідину, внаслідок зменшення її хвильового опору і відповідного зниження навантаження на випромінювач (див. Імпеданс акустичний). Акустична К. і пов'язані з нею фізичні явища викликають ряд ефектів. Частина з них, наприклад руйнування і диспергування твердих тіл, емульгування рідин, очищення поверхонь, деталей, зобов'язана своїм походженням ударам при закритті бульбашок і МІКРОПОТОК поблизу них. Інші ефекти (наприклад, ініціювання та прискорення хімічних реакцій) пов'язані з іонізацією газу в бульбашках. Завдяки цим ефектам акустична К. все ширше використовується для створення нових і вдосконалення відомих технологічних процесів. Велике число практичних застосувань Ультразвук а засноване на ефекті К.
Акустична К. має велике значення в біології та медицині. Імпульси тиску, що виникають в кавітаційних бульбашках, обумовлюють миттєві розриви мікроорганізмів і найпростіших, які перебувають у водному середовищі, що піддається дії ультразвуку. К. використовують для виділення з тваринних і рослинних клітин ферментів, гормонів та ін. Біологічно активних речовин.
Літ .: Бергман Л. Ультразвук і його застосування в науці і техніці, пер. з нім. М. 1956; Рой Н. А. Виникнення і перебіг ультразвукової кавітації, «Акустичний журнал», 1957, т. 3, ст. 1, с. 3; Сиротюк М. Г. Експериментальні дослідження ультразвукової кавітації, в кн. Фізика і техніка потужного ультразвуку, т, 2, М. 1968; Ультразвук в гідрометалургії, М. 1969.
Мал. 2. Кавітаційна зона в трубці з місцевим звуженням.
Мал. 3. Ділянка зруйнованої поверхні гребного гвинта.
Мал. 1. Кавітаційний міхур на торцевій поверхні вібруючого стрижня (десятикратне збільшення).
Мал. 4. Всмоктуючий патрубок насоса, виконаний з чавуну, зі слідами кавитационной ерозії.
Дивитися що таке "Кавітація" в інших словниках:
Кавітації - (від лат. Cavitas порожнеча) утворення в рідині порожнин (кавітаційних бульбашок, або каверн), заповнених газом, паром або їх сумішшю. Кавітація виникає в результаті місцевого зниження тиску в рідині, яке може відбуватися або при ... ... Великий Енциклопедичний словник
Кавітації - (від лат. Cavitas порожнеча), освіта в крапельної рідини порожнин, заповнених газом, паром або їх сумішшю (т. Н. Кавітації. Бульбашок або каверн). Кавітації. бульбашки утворюються в тих місцях, де тиск в рідині стає нижче недо якого критичного ... Фізична енциклопедія
Кавітація - - фізичне явище, що спостерігається в зонах розриву суцільності рідини і характеризується утворенням і подальшим зачиненням парогазових бульбашок. Примітка. Кавітація супроводжується шумом, люмінесценцією, вібрацією, при цьому ... ... Енциклопедія термінів, визначень і пояснень будівельних матеріалів
Кавітації - (Cavitation) явище освіти рухомим тілом незаповненого водою простору у вигляді борозни; може мати місце при значних швидкостях ходу судна, коли вода не буде встигати заповнювати яке створюється за кормою повітряний простір. ... ... Морський словник
кавітація - Фізичне явище, що спостерігається в зонах розриву суцільності рідини і характеризується утворенням і подальшим зачиненням парогазових бульбашок. Примітка Кавітація супроводжується шумом, люмінесценцією, вібрацією, при цьому можуть ... ... Довідник технічного перекладача
кавітація - Формування пухирців у воді, що відбувається у випадках різкого збільшення швидкості поточного потоку на водоспадах, перекатах та ін. що викликає підвищену ерозію гірських порід ... Словник з географії
Кавітації - явище утворення безлічі порожнин ( «кавітаційних бульбашок»), заповнених газом, паром або їх сумішшю, всередині швидко рухомої рідини в результаті її холодного кипіння в місцях зниженого тиску (напр. В вихровий зоні за гребним гвинтом ... Велика політехнічна енциклопедія
Кавітація - Моделювання кавітації Кавітація (від лат. Cavitas порожнеча) процес пароутворення і подальшої конденсації бульбашок повітря в потоці рідини, що супроводжується шумом і ги ... Вікіпедія
Кавітації - утворення газових бульбашок в рідині. Термін був введений ок. 1894 британським інженером Р.Фрудом. Якщо тиск в будь-якої точці рідини стає рівним тиску насиченої пари цієї рідини, то рідина в цьому місці випаровується і ... ... Енциклопедія Кольєра
кавітація - і; ж. [Від лат. cavitas порожнеча]. Спец. Освіта в рідини, внаслідок різкого зменшення тиску, бульбашок, порожнин, заповнених газом або парою. ◁ Кавітаційний, а, е. До перші бульбашки. * * * Кавітація (від лат. Cavitas порожнеча), ... ... Енциклопедичний словник
- Кавітація. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Кавіта? Ція (від лат. Cavitas - порожнеча) - освіту в ... Детальніше Купити за 1254 руб
- Кавітація. І. Пірсол. Книга І. Пірсола розповідає про кавітації - явище, часто виникає в рідині, що рухається. Кавітація приводить до руйнування робочих поверхонь гребних гвинтів, підводних крил, турбін і ... Детальніше Купити за 250 руб