Kawitacją nazywamy tworzenie się pustych przestrzeni w cieczy tłoczonej lub zasysanej, przepływającej przez przewody. Zjawisko kawitacji występuje w lewarach, zwłaszcza jeżeli szczyt (wierzchołek) lewara (punkt C) znajduje się ponad wysokością Hs, tj. około 7÷8 m ponad poziomem zwierciadła w górnym zbiorniku, a także w przewodach ssawnych pomp tłokowych, jeżeli zostanie przekroczona wysokość ssania, tj. około 5 do 6 m.
Rys. 1. Schemat lewara
Zjawisko kawitacji występuje także w przystawkach – króćcach stanowiących wylot z otworów ściennych lub dennych, pompach, turbinach i innych elementach lub konstrukcjach hydraulicznych.
Kawitacja polega na powstawaniu w płynącej cieczy obszarów nieciągłości wypełnionych parą lub gazem w miejscach dużego wzrostu prędkości i spadku ciśnienia poniżej ciśnienia wrzenia cieczy.
Kawitacja może także wystąpić w nowoczesnych szybkobieżnych turbinach wodnych, w pompach odśrodkowych i przy śrubach okrętowych. W tych wypadkach duże miejscowe prędkości obrotowe powodują lokalne spadki ciśnienia w cieczy, burzliwe jej parowanie i wytwarzanie się pęcherzy wypełnionych parą.
Kawitacja objawia się różnorodnie :
- akustycznie - wskutek szybkiego i wielokrotnego tworzenia się i pękania pęcherzyków w przepływającej cieczy lub też ośrodku gazowym,
- korozyjnie - poprzez niszczenie powierzchni opływowej, podobnie jak w przypadku działania kwasu.
Efektami negatywnymi kawitacji są :
- drgania rurociągów,
- hałas, szumy i trzaski,
- niszczenie powierzchni - rakowiny i wżery,
- zwiększanie oporów hydraulicznych przy przepływach,
- zmniejszanie wydatku przepływów.
Szkodliwość kawitacji objawia się drganiami, zwiększeniem tarcia, a tym samym obniżaniem współczynnika sprawności maszyn i urządzeń i powoduje korozję metali przede wszystkim tam, gdzie wskutek zderzenia się pęcherzyków pary wodnej powstaje jej kondensacja.
Generalną przesłanką przy wszelkiego rodzaju projektach instalacyjnych związanych z przepływem cieczy lub gazów jest przeciwdziałanie tym zjawiskom poprzez niedopuszczanie do obniżania się wartości podciśnienia towarzyszącego dławieniu strumieni do wartości ciśnienia wrzenia cieczy w danej temperaturze.
Aby zapobiec kawitacji, przyjmuje się praktycznie wysokość ssania Hs mniejszą od obliczonej.
Literatura:
- Linder F.: Budowa mostów. PWSZ 1970.