Page 55 - 6609

гострі (крива 2) і притуплені (крива 3) кромки. При більших числах
Рейнольдса коефіцієнт витрати з гострою кромкою досягає значен-
ня, рівного 0,62, та практично стабілізується.
2.4.7 Кавітація

Кавітацією називається утворення в крапельній рідині порож-
нин, заповнених парою, газом або їх сумішшю (так званих кавіта-
ційних бульбашок або каверн). Кавітаційні бульбашки утворюються
у тих місцях, де тиск в рідині стає меншим деякого критичного зна-
чення р (у реальній рідині р приблизно рівне тиску насичених
кр
кр
парів цієї рідини при даній температурі). Якщо зниження тиску від-
бувається внаслідок великих місцевих швидкостей у потоці крапе-
льної рідини, що рухається, то кавітація називається гідродинаміч-
ною, а якщо внаслідок проходження звукових хвиль великої інтен-
сивності – акустичною.
Гідродинамічна кавітація зазвичай виникає у результаті місце-
вого пониження тиску, що викликане виникненням великих місце-
вих швидкостей у потоці. Найменші бульбашки газу або пари, ру-
хаючись з потоком та попадаючи у область тиску p  р , сильно
кр
розширюються у результаті того, що тиск пари або газу, що міс-
титься у них, є більшим, ніж сумарна дія поверхневого натягу і тис-
ку у рідині. У результаті на ділянці потоку з пониженим тиском,
наприклад у трубі з місцевим звуженням, створюється досить чітко
обмежена кавітаційна зона, заповнена бульбашками, що рухаються.
Виділившись із рідини бульбашки пари або газу підбираються
потоком та переносяться у область більш високого тиску, у якій бу-
льбашки парів рідини конденсуються та переходять в рідкий стан, а
повітряні стискаються і повністю розтріскуються. Оскільки розтріс-
кування кавітаційної бульбашки відбувається миттєво, частини рі-
дини переміщуються до його центра із великою швидкістю. У ре-
зультаті кінетична енергія частинок, що ударяються одна об одну,
викликає у момент розтріскування бульбашок місцеві гідравлічні
мікроудари, що супроводжуються високими стрибками тиску та
температури у центрах бульбашок. Згідно розрахунків температури
можуть досягати значень 1500 ºС та вище, а місцевий тиск – до
200 МПа.
Велика енергія, що розсіюється при розтріскування кавітацій-
них бульбашок поблизу поверхні тіла, що обтікає, може призвести
до її пошкодження. Масштаби такого явища, що називається гідрав-
лічною ерозією, можуть бути різними – від точкової поверхневої
ерозії після багатьох років експлуатації до катастрофічного виходу з
ладу насосів, гідроапаратів тощо.
Кавітація може суттєво збільшувати гідродинамічний опір, у
результаті чого понижується коефіцієнт корисної дії гідравлічного

53