کاویتاسیون

[rare]

کاویتاسیون در لغت از کلمه Cavity به معنای حفره آمده و منظور از کاویتاسیون ایجاد حفره یا حفره زائی است .در صورت وقوع این پدیده یکی از خسارات آن ایجاد خوردگی وحفره برروی بدنه پروانه و پوسته [تنها اعضای سايت ميتوانند لينکها را مشاهده كنند برای عضويت در سايت اينجا كليک كنيد] است .قبل از توضیح پدیده کاویتاسیون لازم است اشاره به نقطه جوش و فشار بخار مایعات صورت گیرد .نقطه جوش مایعات به فشاری که مایع در آن قرار دارد بستگی دارد .مثلا آب در فشار یک آتمسفر در دمای١٠٠ درجه سانتیگراد می جوشد که این دما در فشار۵/٠ آتمسفر درحدود٨٠ درجه است.
ممکن است در داخل پمپ شرایطی بوجود آید به طوریکه در دمای موجود با توجه به کاهش فشاریکه ایجاد شده ، سیال بجوشد. این پدیده در صورت وقوع در ابتدای پره در داخل پروانه رخ می دهد . تبدیل مایع به حباب های بخار همراه با افزایش حجم ناگهانی می باشد ( دانسیته مایع بیش از ١٠٠٠ برابر دانسیته بخار در این شرایط است ) . حباب تشکیل شده با سرعت زیادی به جلو هدایت می شود. درنیمه دوم پره با افزایش فشار سیال شرایط از حالت اشباع به حالت مایع فشرده بر می گردد و طی پدیده پیچیده ای حباب بخار سقوط کرده و ضمن تقطیر شدن با سرعت زیاد ( تا ۵٠ متر برثانیه) به اطراف برخورد می کند. قطرات سیال که با این سرعت به اطراف برخورد می کنند ، دارای ممنتوم بسیار بالایی هستند به طوری که نیروی وارد شده از طرف این ذرات بر دیواره پروانه قادر است قسمتی از بدنه پروانه را کنده و بر روی آن ایجاد حفره کند.
کمتر فلزی در برابر این نیرو مقاومت می کند، آلیاژهای فولاد -کرم مقاومت بهتری در مقابل این پدیده دارند . این پدیده معمولا با ایجاد سر و صدا نیز همراه است که فرکانس آن به MHZ١ می رسد به این صدا اصطلاحا صدای سفید گفته می شود . میتوان از طریق اندازه گیری صدا بروز کاویتاسیون را تشخیص داد. شکل ٣ -١ نحوه ایجاد حباب درناحیه مکش پره و تاثیر کاویتاسیون بر قسمت انتهایی پره را نشان می دهد . شکل ٣ - ٢ یک پروانه [تنها اعضای سايت ميتوانند لينکها را مشاهده كنند برای عضويت در سايت اينجا كليک كنيد] سانتریفوژ را که در اثر کاویتاسیون در آن ایجاد حفره شده نشان می دهد.




همانطور که قبلا اشاره شد فلزات نمی توانند در مقابل کاویتاسیون مقاومت کنند . بهترین آلیاژ برای این منظور عبارتند از فولاد زنگ نزن ، فولاد با ١٣ % کرم ، فولاد معمولی ، برنز معمولی و بالاخره چدن که به ترتیب داده شده بر اساس بهترین مقاومت به پایین می باشد. چنانچه کاویتاسیون در پمپی رخ دهد برای قطع آن یا دبی عبوری از پمپ یا دور پمپ کاهش داده می شود . البته در بسیاری از نقاط منحنی مشخصه پمپ ، کاویتاسیون جزئی وجود دارد وطبق استاندارد بین المللی تا ٣% اطراف نقطه بیشترین راندمان ، کاویتاسیون نداریم ولی خارج از این ناحیه کاویتاسیون با شدت کم وجود دارد .میتوان وقوع کاویتاسیون و نحوه تاثیر آن را بر منحنی مشخصه وعملکرد پمپ را از طریق آزمایش ملاحظه کرد . اگر چنانچه شیر ورودی پمپ را به آرامی ببندیم ، در جائی مشاهده می شود که ضمن پیدایش صدا منحنی مشخصه پمپ ناگهان افت می کند . در این وضعیت پمپ در حالت کاویتاسیون بوده و نقطه عملکرد پایدار نمی باشد.
هد خالص مثبت مکش (NPSH)
جهت کنترل پدیده کاویتاسیون و برقراری شرایط عدم وجود کاویتاسیون از پارامتری به نام NPSH استفاده می شود . منظور از این پارامتر ، هد خالص مثبت مکش می باشد . به جای این که نقطه حداقل فشار در داخل پروانه بررسی شود ، مقدار هد خالص در قبل از [تنها اعضای سايت ميتوانند لينکها را مشاهده كنند برای عضويت در سايت اينجا كليک كنيد] بررسی می گردد و کارخانه سازنده پیش بینی لازم برای افت از ورود پمپ تا نقطه حداقل فشار در داخل پروانه را انجام می دهد .