Что такое кавитация.

Кавитация – (от лат. Cavitas – пустота, вакуум) – образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных газом, паром или их смесью.

Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация). Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Впервые обнаружил это явление английский учёный Рейнольд в 1894 году на английских миноносцах (кавитация разрушает поверхность гребных винтов). Кавитация отличается от обычного кипения тем, что при повышении скорости потока жидкости относительно тела (преграды) в зонах прилегающих к телу понижается давление потока до давления насыщенных паров (вакуума). При этом жидкость вскипает, и образуются кавитационные парогазовые пузырьки микроскопических размеров.

Далее кавитационные пузырьки, попадая в область повышенного давления, замыкаются, конденсируются кумулятивными струйками в точки. В этих точках кумулятивные эффекты приводят к точечному повышению давлений до десятков тысяч атмосфер (10⁴ кгс/см² и более), с образованием точечных температур порядка 10⁴ °С, чем, по-видимому, и вызывается свечение пузырьков при кавитации.

Кроме того, резкое (внезапное) исчезновение кавитационных пузырьков приводит к образованию гидравлических ударов, и как следствие к созданию нелинейно-волновых сжатий и растяжений в жидкости с ультразвуковой частотой.

Захлопывание кавитационных пузырьков происходит много тысяч раз в секунду во время полупериодов сжатия, создавая кратковременные (порядка 10^-6 сек) импульсы давления и в результате от точечных гидравлических ударов в совокупности со сжатиями и растяжениями с ультразвуковой частотой, с сопутствующим температурным воздействием, кавитация приводит к разрушению весьма прочных материалов.

Совместное воздействие кумулятивных струек, гидродинамических ударов, ультразвукового поля и повышенной температуры приводят к:

· измельчению (дезинтеграции и диспергированию) до ультрадисперсного состояния твёрдых частиц в жидкости;

· интенсификации химических реакций в десятки и даже в тысячи раз;

· эмульгированию обычно не смешиваемых продуктов;

· разрыву полимерных цепей, переводу их в новое структурное состояние;

· гомогенизации обрабатываемого продукта;