Kavitáció

Kavitáció olyan folyadékfázisú jelenség, amely akkor következik be, amikor a folyadék helyi nyomása a párolgási nyomás alá süllyed. Ennek hatására mikroszkopikus buborékok képződhetnek, amelyek gázt vagy illékony oldott anyagokat tartalmazhatnak. Amikor a nyomás ismét nő, a buborékok hirtelen összeomlanak, lokálisan nagy energiájú eseményeket okozva.

A buborékok kialakulása általában nukleáció útján történik, amit felületi hibák, szennyeződések és oldott gázok biztosítanak. A buborékok növekedése és összeomlása során lokálisan rendkívül nagy energiát szabadít fel: az összeomlás hatására lokálisan magas nyomás és hő keletkezik, mikrojetszek és sokkoló hullámok formájában.

Különböző típusok: hidrodinamikai kavitáció akkor alakul ki, amikor az áramlásban a nyomás a párolgási nyomás alá süllyed. Akusztikus vagy ultrahangos kavitáció külső ultrahangenergiát alkalmaz a buborékok létrehozására és összeomlására. A jelenség inertialis (erőteljes összeomlás) és stabil vagy nem inertialis (állandó méretben rezgő vagy lassú növekedéssel járó) formákra csoportosítható.

Hatásai: káros és hasznos egyaránt lehet. Káros: kopás és erózió hajócsavarokban, szivattyúkban és turbinákban, zaj és vibráció. Hasznos alkalmazások: ultrahangos tisztítás, sonokémia, orvosi ultrahangos eljárások és bizonyos ipari eljárások.

Mérés és megelőzés: kavitációt észlelnek például hidrofonokkal, nyomás- és gyorsulásmérőkkel, illetve gyorsfelvételekkel. A kavitációs szám, σ, számításával értékelik: σ = (P∞ − Pv) / (0,5 ρ v²). Megelőzés érdekében növelik a nyomás marginját (NPSH), finomítják a geometriát, és gondoskodnak megfelelő anyagválasztásról és üzemelési paraméterekről.