Практическое использование эффекта кавитации.

Эффект кавитации часто используют для практических целей. В частности он используется в устройствах для стабилизации расхода жидкости. Устройство (рис. 22а) состоит из дроссельной шайбы 1, измеряющей расход жидкости, и осесимметричной дроссельной иглы 2, служащей для введения устройства в кавитационный режим работы.

Рис. 22, а. Принципиальная схема кавитационного устройства для стабилизации расхода жидкости

Рис. 22, б. Кривая, характеризующая стабильность расхода

через кавитационное устройство.

При понижении давления Р_вых на выходе, в данном случае из сопла Вентури, при постоянном давлении р_вх на входе в него скорость потока жидкости будет повышаться, в соответствии с чем давление в суженном сечении сопла будет понижаться. После достижения этого давления до величины, соответствующей началу кавитации жидкости, последняя вскипает. Поскольку сопротивление сопла после этого будет увеличиваться пропорционально интенсивности кавитации, которая, в свою очередь, будет повышаться с увеличением перепада давления, расход через сопло после возникновения кавитации стабилизируется, сохраняясь постоянным независимо от дальнейшего снимания давления на выходе из сопла. При уменьшении этого давления будет лишь расширяться зона кавитации по диффузорной части, начиная от суженного сечения.

Подобные кавитационные устройства (сопла) используют для стабилизации расхода при колебаниях давления на выходе (при колебаниях нагрузки). Они обеспечивают регулирование расхода жидкости в большом диапазоне (≥ 10) при одновременной стабилизации расхода на каждом режиме.

На рис. 22, б показаны кривые зависимости регулируемого расхода Q жидкости от перепада давления на сопла при различных значениях (от 10 до 30 кГ/см²) давления р_ех на входе и давления Р_вых выходе, изменяющегося от 0 до входного (30 кГ/см²). Измерения проведены при расходе жидкости от 500 до 40 000 см³/сек при давлениях Р_вх = 10; 20; 25 и 30 кГ/см².

Из графика следует, что расход жидкости сохранялся в постоянным (коэффициент расхода μ изменялся от 0,96 до 0,97) в широком диапазоне режимов. Нарушение стабилизированного расхода происходит практически при значениях критического давления на выходе Р_вых ≈ Р_вх, где Р_вх – давление потока на входе в сопло.

Следует отметить, что заметного кавитационного разрушения поверхностей деталей при этом не происходит.