Термин «кавитация» введен в 1894 году британским инженером Р. Фрудом. Происходит от латинского – «Cavitas» (углубление, полость, впадина). Этим термином обозначают физический процесс, который проходит при определенных условиях в движущейся жидкой среде. Сопровождается образованием и схлопыванием пузырьков (каверн, пустот) пара. Последние исследования показали, что ведущую роль в образовании пузырьков при кавитации играют газы, выделяющиеся внутрь образовывающихся пузырьков. Именно эти газы, содержащиеся в жидкости, в условиях местного снижения давления интенсивно выделяются внутри пузырьков.

В том случае, если эти процессы протекают вблизи от ограничителей-стенок каналов, те будут подвержены постоянным гидравлическим ударам. Это приведет к местному разрушению стенок. Плюс к этому происходит химическое воздействие на металл О₂ воздуха, что выделяется из жидкости. И воздействие электролитического характера. При высоких t в условиях воздействия кислорода воздуха происходит активная коррозия поверхностей (воздух, растворенный в жидкости, содержит почти в 1.5 раза больше О₂, чем атмосферный воздух).

По итогу: кавитация+ повторяющиеся гидравлические удары + высокая t приводят к разрушению поверхности деталей (эррозии).

Где чаще всего образуется кавитация? В зоне, расположенной на напорной магистрали насоса, в случае её сужения. Согласно закону Бернулли, давление жидкости после сужения падает (ввиду увеличения потери и кинетической энергии). После прохождения узкой части трубопровода (такой как приоткрытый затвор, переходное сужение, и т. д.) скорость потока упадёт, а давление возрастёт и пузырьки газов и паров схлопнуться. Высвобожденная энергия велика, что приводит к гидроударам, что приводит к повреждению стенок, вплоть до их полного разрушения. Первейшие признаки кавитации - повышенные шум и вибрация. Слабые места гидросистем: места сужения потока, резкого изменения скорости потока (краны, задвижки, клапаны).

Методы измерения кавитации:

Условно делят на прямые и косвенные.

Прямые методы:

1) визуальные (фото-, кино- и видеосъемка кавитационных образований);

2) акустические(измерение давления в ударной волне, исходящей от одного или совокупности кавитационных пузырьков при пульсациях и схлопывании.)

Косвенные методы

1) фотоэлектрический – (сонолюминесценция при кавитации);

2) химические – (изменения массы/концентрации/объема химических реагентов за счет звукохимических реакций в кавитационном поле);

3) гидродинамические – (изменение в гидродинамических параметрах потока жидкости, связанных с интенсивностью кавитации;

4) механические – измерение величины кавитационной эрозии, которую обычно выражают через убыль веса образцов в виде алюминиевых цилиндриков или через площадь вырывов в алюминиевой фольге;

5) технологические – изменения качественных показателей обрабатываемой среды, связанных с интенсивностью кавитации (в качестве обрабатываемой среды используют эмульсии, суспензии и т.п., в которых протекают гидромеханические и тепломассообменные процессы).

В качестве безразмерных параметров, характеризующих кавитацию, используют: индекс кавитации K;

Как избежать аварийной ситуации?

• 1.Учет кавитационного запаса трубопровода ещё на стадии проектирования системы. Специалисты КМС с удовольствием помогут подобрать всю необходимую запорно и запорно-регулирующую арматуру (затвор КМС, кран KMC, ДПЗ КМС)
• 2.Максимально снизить разрежение в зонах возможной кавитации (можно частично достигнуть за счет повышения окружающего давления).
• 3.Применение коррозионно-стойких материалов (сталь с добавкой хрома, никеля) при тщательной обработке их поверхностей. Применение также покрытия деталей материалом, стойким к кавитационному разрушению (таких, как бронза, хром и пр.).