Кавитация жидкости – польза или вред?

кавитация жидкости

Кавитация жидкости известно в науке и технике около сотни лет, как процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, которая сопровождается шумом и гидравлическими ударами, и последующее образование полостей в жидкости, заполненных паром. Такое явление, как кавитация жидкости возникает в результате понижения давления в жидкости при резком увеличении скорости ее движения или за счет воздействия акустической волны во время полупериода разрежения.

Другими словами, процесс кавитации близок по физическим характеристикам к процессу закипания жидкости. Различаются они тем, 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.

Кавитация жидкости – негативное влияние

Кавитация жидкости имеет ряд негативных факторов, которые влияют на эксплуатационные свойства техники. Например, химическая агрессивность газов в образующихся кавитационных пузырьках с высокой температурой вызывает эрозию материалов. Учитывая возможность возникновение ударных волн впоследствии «схлопывания» кавитационных пузырьков, кавитация, как процесс непредвиденного отклонения от рабочей нормы оборудования, считается нежелательным явлением. При проектировании турбин или винтов возможность возникновения кавитации рассчитывается специальным образом, чтобы ее избежать

Положительные эффекты кавитации жидкости

Но в более узком понимании кавитация жидкостей являет собой один из возможных методов их смешивания. На производстве кавитация жидкости часто используется для гомогенизирования, то есть смешивания нескольких компонентов в жидкостном составе. Известные компании по производству оборудования для смешивания топлив, промышленных и растительных масел и любых других видов жидкостей, используют процесс кавитации жидкости в современных гидродинамических смесителях для универсальных блендинговых систем. Технология основана на разнице во входных и выходных отверстиях трубопровода: узкое входное отверстие и значительно большее выходное уменьшает давление жидкости и приводит к кавитации, поскольку жидкость стремится в сторону большего объема. За счет необычной конструкции системы для блендинга используют изначально негативные факторы кавитации жидкости и преобразовывают их для увеличения скорости смешивания и производительности установки.

В результате многолетних исследований специалисты компаний-лидеров на рынке оборудования для блендинга (например, немецкая компания GlobeCore) разрабатывают различные виды установок для смешивания, в том числе кавитаторы с технологией описанной выше. Благодаря развитию технологий смешивания на основе кавитации жидкости, новые виды оборудования имеют больше возможностей для эмульгирования обычно не смешиваемых продуктов (например, мазут–вода); разрыва длинных полимерных цепей в нефтепродуктах, переводу их в новое структурное состояние; диспергирования до микронного уровня твердых частиц в жидкости; гомогенизации обрабатываемого продукта; интенсификации химических реакций в десятки и порой даже тысячи раз; а также стерилизации обрабатываемой жидкости.

На основе принципа кавитации жидкости, разработан целый ряд модификаций установок для смешивания, которые могут быть использованы для любых технологических процессов.