1، پدیده کاویتاسیون
هنگامی که فشار یک مایع به فشار تبخیر در دمای معین کاهش می یابد، حباب هایی در مایع ایجاد می شود. این پدیده تولید حباب را کاویتاسیون می نامند. حباب های ایجاد شده در حین کاویتاسیون، زمانی که به سمت فشار بالا می روند، حجم آنها کاهش می یابد و در نهایت می ترکند. پدیده ناپدید شدن حباب ها در مایع در اثر افزایش فشار را فروپاشی کاویتاسیون می گویند.
در حین کار پمپ، اگر فشار مطلق مایع پمپ شده در یک ناحیه محلی (معمولاً یک نقطه مشخص بعد در ورودی تیغه پروانه) به دلایلی به فشار تبخیر مایع در آن دما کاهش یابد، مایع در آن مکان شروع به تبخیر می کند و مقدار زیادی بخار تولید می کند و حباب ایجاد می کند. هنگامی که مایع حاوی تعداد زیادی حباب از ناحیه-پرفشار داخل پروانه به جلو میگذرد، مایع با فشار بالا در اطراف حبابها باعث میشود حبابها به سرعت منقبض شوند و حتی بترکانند. همزمان با متراکم شدن و پاره شدن حباب، ذرات مایع با سرعت زیاد حفره را پر می کنند و یک اثر چکش آب قوی ایجاد می کنند و با فرکانس ضربه بالا به سطح فلز برخورد می کنند. تنش ضربه می تواند به صدها تا هزاران اتمسفر برسد و فرکانس ضربه می تواند به ده ها هزار بار در ثانیه برسد. در موارد شدید، می تواند باعث شکسته شدن ضخامت دیواره شود.
فرآیند ایجاد حباب در پمپ آب و آسیب به اجزای جریان در اثر پارگی حباب را کاویتاسیون در پمپ آب می گویند. پس از ایجاد کاویتاسیون در پمپ آب، نه تنها به اجزای جریان اضافه آسیب می رساند، بلکه باعث ایجاد نویز و لرزش می شود که منجر به کاهش عملکرد پمپ می شود. در موارد شدید، می تواند باعث قطع شدن مایع در پمپ شود و از عملکرد صحیح آن جلوگیری کند.
2، فرمول رابطه پایه برای کاویتاسیون پمپ
شرایط کاویتاسیون پمپ هم توسط خود پمپ و هم توسط دستگاه مکش تعیین می شود. بنابراین مطالعه شرایط کاویتاسیون هم از خود پمپ و هم از دستگاه مکنده باید در نظر گرفته شود. رابطه اساسی بین کاویتاسیون پمپ است
NPSHc کمتر یا مساوی NPSHr کمتر یا مساوی [NPSH] کمتر یا مساوی NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - کاویتاسیون پمپ آغاز میشود
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - پمپ بدون کاویتاسیون
در فرمول، کمک هزینه کاویتاسیون دستگاه NPSHa - که به عنوان کمک هزینه کاویتاسیون موثر نیز شناخته می شود، هر چه مقدار بیشتر باشد، احتمال کاویتاسیون کمتر می شود.
NPSHr - کمک هزینه کاویتاسیون پمپ، که به عنوان کمک هزینه کاویتاسیون ضروری یا افت فشار دینامیکی ورودی پمپ نیز شناخته می شود. هرچه NPSHr کوچکتر باشد، عملکرد ضد کاویتاسیون بهتر است.
کمک هزینه کاویتاسیون بحرانی NPSHc -، به کمک هزینه کاویتاسیون مربوط به کاهش خاصی در عملکرد پمپ اشاره دارد.
[NPSH] - کمک هزینه کاویتاسیون مجاز، مقدار مجاز کاویتاسیون است که برای تعیین شرایط عملکرد پمپ استفاده میشود که معمولاً به عنوان [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc در نظر گرفته میشود.
3، محاسبه کمک هزینه کاویتاسیون دستگاه
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg{4}}Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4، اقدامات برای جلوگیری از کاویتاسیون
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. اقدامات برای جلوگیری از کاویتاسیون به شرح زیر است:
1. ارتفاع مکش هندسی جیوه را کاهش دهید (یا ارتفاع جریان برگشتی هندسی را افزایش دهید).
2. برای کاهش تلفات استنشاقی hc، می توان تلاش هایی را برای افزایش قطر لوله، به حداقل رساندن طول خط لوله، خم ها، و لوازم جانبی و غیره انجام داد.
3. جلوگیری از عملیات طولانی مدت در شرایط ترافیکی بالا.
4. با سرعت و سرعت جریان یکسان، استفاده از پمپ مکش دوبل، سرعت جریان ورودی را کاهش می دهد و پمپ را کمتر مستعد کاویتاسیون می کند.
هنگامی که حفره در پمپ رخ می دهد، سرعت جریان باید کاهش یابد یا سرعت باید در حین کار کاهش یابد.
وضعیت حوضچه مکش پمپ تأثیر قابل توجهی بر کاویتاسیون پمپ دارد.
7. برای پمپ هایی که تحت شرایط سخت کار می کنند، می توان از مواد ضد کاویتاسیون برای جلوگیری از آسیب کاویتاسیون استفاده کرد.
