CAVITATION

-cavitation

 

Une cavitation est créée quand le fluide d'un milieu est soumis à aspiration. Car la pression statique du liquide descend et peut devenir < tension de sa vapeur saturante.

Il se produit alors ébullition et apparition de bulles de vapeur qui vont créer une irrégularité de structure, dite cavitation

C’est un phénomène de collapse (effondrement ou implosion des bulles créées)

La forte vitesse du fluide entraîne un affaiblissement de la pression

 

CAS GÉNÉRAL

La cavitation intervient quand  y3 < 2 Δp / ρ'.v²

y3(nombre)= paramètre de cavitation

Δp(Pa)= différence de pressions entre pression de vapeur et pression d'ambiance

v(m/s)= vitesse et ρ'(kg/m3)= masse volumique du fluide

 

CAS d'une TUBULURE ÉTRANGLÉE

S'il y a un étranglement sur une tubulure d'écoulement d'un fluide, la cavitation intervient quand la pression de sortie de l'étranglement (pé) baisse jusqu'à atteindre la valeur de la pression de vapeur saturante ps

Or >> pé = pi –1/2 (ρ'.v²).(1 – Sé / Si)

où pé(Pa)= pression à la sortie de l'étranglement

pi(Pa)= pression initiale, avant l'étranglement

ρ'(kg/m3)= masse volumique du fluide

Si(m²)= section initiale, avant étranglement

Sé(m²)= section de l'étranglement

 

CAS d'une ASPIRATION VERTICALE

On aspire un fluide et ensuite on l’accélére pour l’utiliser dans la canalisation de son refoulement

La fonction d'aspiration est assumée par une pompe qui doit avoir une capacité aspirante dite NPSH (net positive sunction head) , mesurée et exprimée en hauteurs manométriques de liquide

NPSH = (p0 – pvs) / ρ'.g + ph – ppc + NPSHf

avec po (Pa)= pression au niveau de l'aspiration

pvs (Pa)= pression de vapeur saturante

ρ'(kg/m3)= masse volumique du liquide aspiré

g'm²/s)= pesanteur

ph(m)= dénivelé à aspirer (pression, exprimée en hauteur d'eau)

ppc (m)= pression perte de charge -en m de fluide aspiré-

NPSH= ce complément accélérateur de NPSH est donné par le fabricant de pompe (en général 0,3 à 0,5 m.c.e)

Rappel >> un mètre d'eau (ou mètre de colonne d'eau ou m.c.e), est une hauteur manométrique, donc une pression, valant 0,0981 bar (soit # 104 Pa soit # 10% de la pression atmosphérique

 

CONSÉQUENCES DE CAVITATION

-a).il est impossible d'aspirer de l'eau au-delà d'une certaine profondeur, car la présence des bulles de cavitation désamorce le système

Exemples >> à pression normale et à l'altitude zéro, on établit des limites théoriques d'aspiration de 10,3 m (à 0 degré C)-- de 9,9 m (à 20°C)--de 9,5 m (à 40°C)--de 8 m (à 60°C) et de 5,5 m (à 80°C)

et les limites pratiques sont plus faibles (seulement 70 % des valeurs théoriques ci-dessus)

-b).les bruits de proximité issus des cavitations sont en général de 30 dB , mais ils peuvent atteindre jusqu'à 130 dB

-c).quand un corps circule dans un liquide, les frottements provoquent un échauffement allant jusqu’à créer ébullition, d'où production de bulles microscopiques de vapeur sur la surface du corps et, quand la vitesse redescend, elles peuvent se condenser et créer ainsi des chocs (mini-explosions) de cavitation.

-d).le phénomène de cavitation existe:

--au dos des hélice

-- au dos des aubes de turbines

--sur le corps des missiles sous-marins

--dans des conduites rugueuses dès que la vitesse du liquide est élevée (plus de 12 m/s)

--sur des pièces soumises aux ultrasons

 

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