کاویتاسیون و دلایل ایجاد آن در پمپها

کاویتاسیون و دلایل ایجاد آن در پمپها

این پدیده یکی از خطرناکترین حالتهایی است که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می شود. هرگاه درحین جریان مایع در داخل چرخ یک پمپ، فشار مایع در نقطه ای از فشار تبخیر مایع دردرجه حرارت مربوطه کمتر شود، حبابهای بخار یا گازی در فاز مایع به وجود می آیند کهبه همراه مایع به نقطه ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می نمایند. اگر در محل جدیدفشار مایع به اندازه کافی زیاد باشد، حبابهای بخار در این محل تقطیر شده و در نتیجهذراتی از مایع از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعتهای فوق العاده زیاد به اطراف واز جمله پره ها برخورد می نمایند. در چنین مکانی بسته به شدت برخورد، سطح پره هاخورده شده و متخلخل می گردد. این پدیده مخرب در پمپ ها را کاویتاسیون می نامند. پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره هایپمپ را از بین ببرد. بنابراین باید از وجود چنین پدیده ای در پمپ جلو گیری گردد. کاویتاسیون همواره با صدا های منقطع شروع شده و سپس در صورت ادامه کاهش فشار دردهانه ورودی پمپ، بر شدت این صدا ها افزوده می گردد. صدای کاویتاسیون مخصوص ومشخصبوده وشبیه برخورد گلوله هایی به یک سطح فلزی است. همزمان با تولید این صدا پمپ نیزبه ارتعاش در می آید. در انتها این صداهای منقطع به صداهایی شدید ودائم تبدیل میگردد و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش می یابد. این پدیده در سرعتهایبالا باعث خرابی و ایجاد گودال می گردد . گاهی در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالارفتن سرعتفشار منطقه ای پائین می اید و ممکن است این فشار به حدی پائین بیاید کهبرابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یا در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجودناصافیها و یا ناهمواریهای کف سرریز خطوط جریان از بستر خود جدا شده و بر اثر اینجداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و ممکن است که به فشار بخار سیالبرسد . در این صورت بر اثر این دوعامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع درجریان است به حالت جوشش درامده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجودمیاید . این حبابها پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه ای با فشار بیشتر رسیده و منفجرمیشود و تولید سر وصدا می کند و امواج ضربه ای ایجاد می کند و به مرز بین سیال وسازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی میکند . تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ١٠٠٠ مگا پاسکال میرسد .

از انجایی که سطوح تماس این حبابها با بستر سرریز بسیار کوچک می باشندنیروی فوق العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریز ها و حوضچه های آرامشوارد می کند . این عمل در یک مدت کوتاه و با تکرار زیاد انجام می شود که باعثخوردگی بستر سرریز می شود و به تدریج این خوردگیها تبدیل به حفره های بزرگ می شوند . این مرحله را :

می نامند . Cavitation erosion or cavitation pitting

در سرریز های بلند چون سرعت سیال فوق العاده زیاد می باشد در نتیجه نا صافیهای حتی در حد چند میلیمتر هم می تواند باعث ایجاد جدا شدگی جریان شود . هر نوعروزنه با برامدگی تعویض ناگهانی سطح مقطع هم می تواند باعث جدایی خطوط جریان شود . این پدیده معمولا در پایه های دریچه ها بر روی سرریز هادر قسمت زیر دریچه هایکشویی و انتهای شوتها رخ دهد .

شرایطی که موجب کاویتاسیون می گردد اغلب درجریانهای با سرعت بالا پدید می اید . بطور مثال سطح آبروی سریز که ۴٠ تا ۵٠ مترپایین تر از سطح تراز آب مخزن می باشد بطور حاد در معرض خطر کاویتاسیون قرار دارد . پدیده کاویتاسیون در جریانات فوق اشفته در پرش هیدرولیکی در مکانهایی مثل حوضچه هایخلاءزایی مشکلات فراوانی ایجاد می کند .

صدمه کاویتاسیون به سازه های طراهیشده برای سرعتهای بالا و در سد های بلند و سرریزهای بزرگ یک مشکل دائمی است .


فاکتورهای موثر در پدیده کاویتاسیون :

در طی حداقل ٢٠سال تجربهو بررسی عملکرد سرریزها ( شامل مدل و آزمایش بر روی پروتوتیپ ) این طور نتیجه گیریشده که کاویتاسیون در اثر عملکرد مجموعه ای از عوامل و شرایط است . معمولا یک عاملبه تنهایی برای ایجاد مسئله کاویتاسیون کافی نیست ولی ترکیبی از عوامل هندسی وهیدرودینامیکی و فاکتورهای وابسته دیگر ممکن است منجر به خسارت کاویتاسیون گردد .

از مهمترین عواملی که می توانند در این زمیه ممکن است دخیل باشند می توانبه موارد زیر اشاره کرد :

١- عوامل هندسی : که شامل موارد زیر می شود .

الف : ناهمواریهای سطحی سرریزخصوصا برامدگیها و فرورفتگیهای موضعی

/ 0 نظر / 271 بازدید