Vad betyder kavitation?
Kavitation är bildningen av ångfashåligheter, eller bubblor, i en vätska, vanligtvis på grund av snabba förändringar i lokaliserat tryck. Olika mekaniska delar såsom pumpar, reglerventiler och propellrar kan orsaka kavitation.
Det finns två typer av kavitation:
- Tröghetskavitation hänvisar till bildandet av ångkaviteter, som fortsätter att snabbt kollapsa, vilket orsakar en stötvåg.
- Icke-trögskavitation är oscillationen av storleken och formen på ångkaviteterna.
Den mest kritiska aspekten av kavitation är de stötvågor som bildas vid tröghetskavitation. Dessa stötvågor kan orsaka olika typer av skador såsom kavitationsskador, slitage och korrosion. För att undvika de skadliga aspekterna av kavitation måste marinmekaniska delar och vätskeflödeskomponenter konstrueras för att minimera bildandet av kavitation.
Kunskaper.se förklarar kavitation
Kavitation uppstår när ett tryckfall inträffar inom ett område av en vätska till en punkt under vätskans ångtryck vid aktuell temperatur. Vid denna tidpunkt sker tillståndsändringen från vätska till gas, vilket skapar en bubbla. Tryckfallet kan uppnås på många sätt, inklusive accelerationen av vätskan, som i ett vattenfall eller propeller, eller genom att utsätta vätskan för en energiinmatning, såsom laserpulser, elektriska urladdningar eller akustiska fält.
Efter att hålrummen har skapats kan lågtrycksbubblorna inte behålla sin form eftersom de är omgivna av en vätska med högre tryck och de kollapsar därefter. Bubblans kollaps gör att gasen inuti trycksätts och värms upp, och en stötvåg bildas med högt tryck och temperatur. Buller och ljus kan också bildas. Eftersom mekaniska delar kan orsaka kavitation, kan dessa stötvågor uppstå nära delens yta och orsaka skador och gropbildning. Den gropiga ytan orsakar mer vätsketurbulens och orsakar i sin tur mer kavitation. Således skadar kavitationen kontinuerligt ytan och underlättar korrosionen av metallen.
Med tanke på farorna med kavitation har ingenjörer skapat metoder för att minska dess förekomst och förlänga livslängden för mekaniska delar . Ett alternativ är att designa om komponenterna med hög risk baserat på enorma tryckfall och höga temperaturer. I vissa fall kan skillnaden mellan det statiska trycket och förångningstrycket ökas, vilket minskar chansen för vätskan att nå förångningstrycket och bilda lågtrycksbubblor. Slutligen, placering av mekaniska komponenter i kallare områden i systemet eller sänkning av temperaturen i systemet minskar sannolikheten för kavitation eftersom ångtrycket är temperaturberoende.
