تکنولوژی حباب فراریز

معرفی پدیده کاویتاسیون

هرگاه در سیالات مایع افت فشار به گونه ­ای ایجاد شود که فشار سیال به فشار بخار نزدیک گردد، سیال در همان دما شروع به جوشش می‌کند، که منجر به ایجاد حباب‌های بخار در سیال می‌شود. پدیده جوشش سیال در اثر افت فشار را کاویتاسیون می‌نامند.
همانطور که در نمودار سه فازی آب مشاهده می­شود با آب مایع با کاهش فشار در یک دمای مشخص از نقطه (1) در فاز مایع، به سمت نقطه (2) در فاز بخار جابجا می شود.

نمودار سه فاز آب

در پدیده کاویتاسیون، به دلیل کاهش فشار ناگهانی، حباب های ریز و فراریزی تشکیل می ­شوند. پس از کاهش فشار در نقاط مشخص، با افزایش فشار، حباب های تشکیل شده منفجر شده و انرژی بالایی را به صورت موضعی تولید می­ کنند.
انفجار و ترکیدن این حباب ها باعث خوردگی در پمپ ­ها و پره­ های توربین شده و از این جهت مضر هستند. اما با طراحی و مهندسی دقیق، می توان از این انرژی بالا برای انواع مصارف تصفیه پساب و فاضلاب، تصفیه سوخت، گوگردزدایی سوخت دیزل، امولسیون سازی و ضدعفونی سبزیجات و میوه جات و ... بهره برد.

ویژگی و خواص پدیده کاویتاسیون هیدرودینامیک

سیالات مختلف (آب، سوخت، آب/ روغن و ...) در هنگام عبور از گذرگاه ­های چند­مرحله ­ای مخصوص رآکتور دستگاه، دچار افت فشار شدید شده و در نتیجه آن حباب ­های فراریزی در ابعاد نانومتری و چگالی میلیون ها حباب در هر میلی لیتر تولید می ­شود. پس از ایجاد حباب ‏ها درون سیال، با عبور از مقاطع بازیابی فشار، ابعاد حباب ‏ها به شدت کاهش پیدا کرده و با انفجار حباب‏ ها و ایجاد نوسانات شدید موضعی فشار و دما، انرژی زیادی آزاد می­ گردد.

مراحل انفجار حباب ها و آزاد کردن انرژی ناشی از آن
نحوه بین رفتن باکتری، انگل و ویروس ها در اثر انفجار حباب ها

بررسی‏ های تجربی انجام شده نشان می‏ دهند که انرژی آزاد شده در هنگام انفجار حباب ­ها حاصل از افزایش موضعی فشار و دما (به ترتیب تا 1000 اتمسفر و تا 5000 کلوین در ابعاد نانو) است.

عملکرد کلی کاویتاسیون هیدرودینامیک