Кавитация – что это такое? Новый взгляд. Теория кавитации

Кавитация – что это такое? Новый взгляд. Теория кавитации.
Кратко как понимают кавитацию различные источники физики можно представить по
информации, например из Википедии.
Кавитация (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных
пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного
понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости
(гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой
интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие
причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением
или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом
ударную волну.
Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.
Согласно определению Кристофера Бреннена: «Когда жидкость подвергается давлению ниже
порогового (напряжению растяжения), тогда целостность ее потока нарушается, и образуются
парообразные полости. Это явление называется кавитацией. Когда местное давление жидкости в
некоторой точке падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной
окружающей температуре, тогда жидкость переходит в другое состояние, образуя, в основном,
фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырями. Возможно и другое
образование кавитационных пузырей путем местной подачи энергии. Это может быть достигнуто
фокусировкой интенсивного лазерного импульса (оптическая кавитация) или искрой
электрического разряда».
Во многих источниках физика этого явления объясняется следующим образом. Физический
процесс кавитации близок процессу закипания жидкости. Основное различие между ними
заключено в том, что при закипании изменение фазового состояния жидкости происходит при
среднем по объёму жидкости давлении равном давлению насыщенного пара, тогда как при
кавитации среднее давление жидкости выше давления насыщенного пара, а падение давления
носит локальный характер.
Однако более поздние исследования показали, что ведущую роль в образовании пузырьков при
кавитации играют газы, выделяющиеся внутрь образовывающихся пузырьков. Эти газы всегда
содержатся в жидкости, и при местном снижении давления начинают интенсивно выделяться
внутрь указанных пузырьков.
Поскольку под воздействием переменного местного давления жидкости пузырьки могут резко
сжиматься и расширяться, то температура газа внутри пузырьков колеблется в широких пределах,
и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию. Имеются расчётные данные, что
температура внутри пузырьков может достигать 1500 градусов Цельсия [1]. Следует также
учитывать, что в растворённых в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном
отношении, чем в воздухе, и поэтому газы в пузырьках при кавитации химически более
агрессивны, чем атмосферный воздух.
Можно сделать вывод, что разрушительная сила образуется при захлопывании пузырька, с
образованием ударной волны, которая якобы приводит к разрушению. Откуда взято такое
представление о кавитационной силе. Естественно пузырек имел определенный объем, который
за малый промежуток времени исчез. Современный ученый рассчитал, скорей всего с помощью
компьютерной программы, что произошло сжатие этого количества газа и привело к давлению,
необходимой для создания ударной волны.
Мое мнение не соответствует такой картины события. Нет в этом явлений такой силы, которая
привела бы к сжатию. Значит причину, вызывающую разрушение надо искать в другом месте.
Я считаю, вся причина образования мелких пузырьков и их исчезновения происходит из-за
перехода фаз: перехода из жидкого состояния в газ и наоборот. И именно переход в газ вызывает
разрушительный эффект. Растворимый газ в жидкости находиться в жидком состоянии (см. мою
работу http://technic.itizdat.ru/docs/analinik/FIL12961684480N318277001/: состояние растворимого
газа в жидкости).
На поверхности жидкости постоянно и интенсивно происходят процессы смен фаз. Изучение
пропускания газов через жидкость выяснилось, что пузырек газа приводит к интенсивному
процессу смены фаз, и пары жидкости устремляются в газ, а часть газа, превращаясь в жидкую
фазу, поступает в нее. Растворимость газов в жидкости или как его принято называть
барботирование - перемешивание жидкостей, эмульсий и суспензий путем пропускания газа или
воздуха несет в себе кавитацинные процессы. Это можно использовать, например, для очистки
предметов от загрязнения. Рассмотрим стирку. Пусть мы попали в условия, где нет стиральной
машины. Без стиральной машины можно постирать белье, используя любой источник сжатого
воздуха. Помещаете белье в открытую емкость с водой, добавляете стиральный порошок и
опускаете шланг в емкость. Шланг подсоединяете к насосу, например для надува матраса или к
пылесосу, если есть патрубок выхода воздуха, в крайнем случае, можно воспользоваться и
автомобильным электронасосом. В зависимости от расхода подаваемого воздуха будет меняться
время стирки. Так же можно полоскать белье. На мой взгляд, качество стирки намного выше, чем
у обычных стиральных машин. Правда есть существенный недостаток: обильное пеновыделение в
процессе стирке. Поэтому емкость надо устанавливать, так чтобы пена удалялась. На даче это не
проблема.
Область применения этого явления, связанного с пропусканием воздуха (газа) через жидкость
можно значительно расширить.