Kynning á algengum hugtökum í dælum (6) – Kenning um loftbólur í dælum

Loftbólur í dælu: Kenning og útreikningar

Yfirlit yfir kavitation fyrirbæri
Þrýstingurinn við uppgufun vökvans er uppgufunarþrýstingur vökvans (mettuð gufuþrýstingur). Uppgufunarþrýstingur vökvans er tengdur hitastigi. Því hærra sem hitastigið er, því meiri er uppgufunarþrýstingurinn. Uppgufunarþrýstingur hreins vatns við stofuhita 20℃ er 233,8 Pa. Uppgufunarþrýstingur vatns við 100℃ er 101296 Pa. Þess vegna byrjar hreint vatn við stofuhita (20℃) að gufa upp þegar þrýstingurinn lækkar niður í 233,8 Pa.
Þegar þrýstingur vökvans er lækkaður niður í uppgufunarþrýsting við ákveðið hitastig myndast loftbólur í vökvanum, sem kallast kavitation. Hins vegar er gufan í loftbólunni í raun ekki eingöngu gufa, heldur inniheldur hún einnig gas (aðallega loft) í formi uppleystrar eða kjarna.
Þegar loftbólur sem myndast við holrými flæða undir mikinn þrýsting minnkar rúmmál þeirra og springa jafnvel. Þetta fyrirbæri þar sem loftbólur hverfa í vökvanum vegna þrýstingshækkunar kallast holrýmishrun.

Fyrirbærið kavitation í dælunni
Þegar dælan er í gangi, ef yfirfallshluti hennar er á staðnum (venjulega einhvers staðar fyrir aftan inntak hjólblaðsins). Af einhverri ástæðu, þegar algildur þrýstingur dælvökvans lækkar niður í gufuþrýsting við núverandi hitastig, byrjar vökvinn að gufa upp þar, myndar gufu og myndar loftbólur. Þessar loftbólur streyma áfram með vökvanum og þegar þær ná ákveðnum háum þrýstingi neyðir háþrýstingurinn í kringum loftbólurnar þær til að minnka hratt og jafnvel springa. Þegar loftbólan springur fylla vökvaagnirnar holrýmið á miklum hraða og rekast saman til að mynda vatnsham. Þetta fyrirbæri veldur tæringarskemmdum á ofstraumsíhlutum þegar það á sér stað á fasta veggnum.
Þetta ferli er kavitunarferlið í dælunni.

Áhrif dæluholamyndunar
Framleiða hávaða og titring
Tæringarskemmdir á ofstraumsíhlutum
Niðurgangur í afköstum