Pumpun kavitaatio: Teoria ja laskelma
Kavitaatioilmiön yleiskatsaus
Nesteen höyrystymispaine on nesteen höyrystymispaine (kyllästyneen höyryn paine). Nesteen höyrystymispaine liittyy lämpötilaan. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi höyrystymispaine. Puhtaan veden höyrystymispaine huoneenlämmössä 20 ℃ on 233,8 Pa. Veden höyrystymispaine 100 ℃:ssa on puolestaan 101296 Pa. Siksi puhdas vesi huoneenlämmössä (20 ℃) alkaa höyrystyä, kun paine laskee 233,8 Pa:iin.
Kun nesteen paine laskee tietyssä lämpötilassa vallitsevaan höyrystymispaineeseen, neste muodostaa kuplia, mitä kutsutaan kavitaatioksi. Kuplassa oleva höyry ei kuitenkaan ole kokonaan höyryä, vaan se sisältää myös kaasua (pääasiassa ilmaa) liuenneen aineen tai ytimen muodossa.
Kun kavitaation aikana syntyvät kuplat virtaavat korkeaan paineeseen, niiden tilavuus pienenee ja ne jopa puhkeavat. Tätä ilmiötä, jossa kuplat katoavat nesteestä paineen nousun vuoksi, kutsutaan kavitaation romahtamiseksi.
Kavitaation ilmiö pumpussa
Kun pumppu on käynnissä, sen ylivuoto-osan paikallinen alue (yleensä jossain juoksupyörän lavan tuloaukon takana) voi jostain syystä höyrystyä, kun pumpattavan nesteen absoluuttinen paine laskee nykyisen lämpötilan höyrystymispaineeseen. Jostain syystä neste alkaa höyrystyä siellä, jolloin muodostuu höyryä ja kuplia. Nämä kuplat virtaavat nesteen mukana eteenpäin, ja kun ne saavuttavat tietyn korkean paineen, kuplien ympärillä oleva korkeapaineinen neste pakottaa kuplat kutistumaan jyrkästi ja jopa puhkeamaan. Kun kupla puhkeaa, nestehiukkaset täyttävät ontelon suurella nopeudella ja törmäävät toisiinsa muodostaen vesivasaran. Tämä ilmiö aiheuttaa korroosiovaurioita ylivirtakomponenteille, kun se esiintyy kiinteällä seinämällä.
Tämä prosessi on pumpun kavitaatioprosessi.
Pumpun kavitaation vaikutus
Tuottaa melua ja tärinää
Ylivirtakomponenttien korroosiovauriot
Suorituskyvyn heikkeneminen
Pumpun kavitaation perusyhtälö
NPSHr-pumpun kavitaatiovaraa kutsutaan myös tarvittavaksi kavitaatiovaraksi ja sitä kutsutaan tarvittavaksi nettopositiiviseksi paineeksi ulkomailla.
NPSHa - Laitteen kavitaatiovaraa kutsutaan myös efektiiviseksi kavitaatiovaraksi, jonka imulaite tarjoaa. Mitä suurempi NPSHA on, sitä epätodennäköisemmin pumppu kavitoi. NPSHa pienenee liikenteen kasvaessa.
NPSHa:n ja NPSHr:n välinen suhde virtauksen muuttuessa
Laitteen kavitaation laskentamenetelmä
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH] - Sallittu kavitaatiotoleranssi
[NPSH] = (1,1 ~ 1,5) NPSHr
Kun virtausnopeus on suuri, ota suuri arvo ja kun virtausnopeus on pieni, ota pieni arvo.
Julkaisun aika: 22. tammikuuta 2024