Кавитация может возникнуть в гидравлических линиях аквапарков и бассейнов. Это явление тесно связано с давлением пара, поэтому для его описания мы сначала определим давление пара.

— Давление пара: соответствует давлению, при котором жидкая и паровая фазы воды находятся в равновесии при определенной температуре, и является характеристикой, позволяющей оценить ее летучесть.

Рисунок 1: Фазовая диаграмма воды.

На рис. 1 представлены фазы состояний воды, где:

p: давление (в атмосферах);

T: температура (в градусах Цельсия);

A: вода (жидкая фаза);

V: водяной пар (газовая фаза);

H: лед (твердая фаза).

Как мы сказали, давление пара зависит от температуры, и его изменение происходит в соответствии с красной кривой диаграммы на рисунке 1. Теперь мы готовы понять кавитацию.

— Кавитация – это явление, при котором давление пара в массе воды достигается не за счет повышения температуры, а за счет уменьшения ее давления.

Например, в напорной линии, такой как труба полного сечения аквапарка или бассейна, по разным причинам может произойти значительное падение давления. И это снижение давления может быть настолько внезапным, что из-за него вода достигает давления пара. В этой ситуации жидкая вода превращается в водяной пар, что приводит к увеличению объема. А увеличение объема вызывает увеличение давления таким образом, что масса воды достигает давления выше давления пара и, следовательно, возвращается в жидкое состояние. Это снова приведет к уменьшению объема и, следовательно, снижению давления до такой степени, что снова будет достигнуто давление пара, что вызовет повторение явления.

Рисунок 2: Диаграмма колебаний давления воды.

На рис. 2 графически показаны колебания давления воды по отношению к точке давления пара, где:

р: давление воды;

pv: давление пара;

t: время.

(+): области, соответствующие ситуациям, когда давление воды выше давления пара, что приводит к конденсации пара и падению давления воды.

(-): области, соответствующие ситуациям, в которых давление воды ниже давления пара, в результате чего образуется водяной пар в виде пузырьков с соответствующим увеличением объема, что приводит к последующему увеличению давления.

Как мы видим, кавитация — циклическое явление. При последовательном повышении и понижении давления происходит периодическое образование пузырьков водяного пара. Это нежелательное явление, с губительным эффектом, которое бьет по гидравлическим трубам. Со временем из-за кавитации эти трубы пострадают от точечной коррозии.

На рис. 3 показано разрушительное воздействие кавитационной коррозии на рабочее колесо центробежного насоса.

Рисунок 3: Коррозионное воздействие кавитации.