Кавитация

Кавитация — қысымның төмендеуі салдарынан сұйық ағынында буға немесе газға толған қуыстар мен көпіршіктердің пайда болуы және ағынның бұзылуы. Мұндай құбылыс сұйықтың қайнауына немесе оның құрамында еріген газдың бөлініп шығуына байланысты туындайды.

Әдетте қысымның күрт төмендеуі жоғары жылдамдық аймақтарында байқалады. Көп жағдайда сұйықтық қысымы төмен аймақтан өте тез өтетіндіктен, газ толық бөлініп үлгермейді. Осындай жағдайдағы кавитацияны булы кавитация деп атайды.

Қалай пайда болады?

Бу мен газға толған қуыстар және көпіршіктер қысымы жоғары аймақтарға ауысқанда, бұл жерде бу конденсацияланып, көпіршіктер «жабылады» (күйрейді). Көпіршік ішіндегі қысым конденсация кезінде тұрақты болып, қаныққан бу қысымына жуық сақталады, ал сырттағы сұйық қысымы өседі.

Көпіршікті қоршаған сұйық бөлшектері жоғары қысым әсерімен көпіршік ортасына қарай жылжып, толық конденсация сәтінде соққы әсерін тудырады. Осы механикалық процесс канал қабырғаларының бұзылуына әкеледі.

Кавитацияның негізгі салдары

1) Канал қабырғалары материалдарының эрозиясы

Көпіршіктің күйреуі кезінде сұйық бөлшектерінің соққысы пайда болып, канал қабырғаларына жүктеме түсіреді. Осыдан бет қабаты қажалып, микрожарықшақтар мен ойықтар түзіледі. Бұл құбылыс эрозия деп аталады және кавитацияның ең қауіпті әсерлерінің бірі саналады.

2) Дыбыс құбылыстары және діріл

Көпіршіктердің пайда болуы мен күйреуі нәтижесінде шулы дыбыстар, соққылар және қондырғының дірілі байқалады. Бұл белгілер көбіне кавитацияның бар екенін көрсететін практикалық «сигнал» ретінде қабылданады.

3) Беру, арын, қуат және сорғыш КПД-сының төмендеуі

Кейде еріген газ көпіршіктері бар сұйықтықпен жұмыс істеуге тура келеді. Қысымы төмен аймақтардан өткен кезде көпіршіктер өседі, яғни көлемдік газ концентрациясы артады. Бұл сорғыштың беруі мен арынының төмендеуіне әкеледі.

Назар аударатын факт

Сұйықтықтағы көлемдік газ концентрациясы артқанда, дыбыс жылдамдығы күрт төмендейді: судағы ауа концентрациясы 1% болғанда дыбыс жылдамдығы шамамен 120 м/с, ал 10% болғанда 40 м/с.

Тар каналдарда сұйықтың жылдамдығы әдетте дыбыс жылдамдығынан үлкен болмайды. Сондықтан газ концентрациясы өскендегі дыбыс жылдамдығының азаюы сорғыш берілісін төмендетіп, ағын жылдамдығын кемітеді. Сонымен қатар дыбыс жылдамдығы азайғанда каналдың гидравликалық кедергісі артып, нәтижесінде беру одан әрі төмендейді.

Сорғыш жұмысының мұндай режимдік бұзылуы сұйықтың дыбысқа дейінгі жылдамдықтарында да орын алуы мүмкін. Соның салдарынан орталық дөңгелек аймағында газ жиналады. Бұл құбылыс әдетте газды кавитация деп аталады.