ポンプに関する一般的な用語の紹介（6）－ポンプのキャビテーション理論

ポンプのキャビテーション：理論と計算

キャビテーション現象の概要
液体の蒸発圧力は、液体の蒸発圧力（飽和蒸気圧）です。液体の蒸発圧力は温度に関係しており、温度が高いほど蒸発圧力も高くなります。室温20℃におけるきれいな水の蒸発圧力は233.8Paです。一方、100℃における水の蒸発圧力は101296Paです。したがって、室温（20℃）のきれいな水は、圧力が233.8Paまで低下すると蒸発し始めます。
液体の圧力が特定の温度における蒸発圧力まで低下すると、液体は気泡を発生させます。これをキャビテーションと呼びます。しかし、気泡内の蒸気は実際には完全に水蒸気ではなく、溶解または核の形でガス（主に空気）も含まれています。
キャビテーション流で発生した気泡が高圧になると、体積が減少し、破裂することもあります。このように圧力上昇によって液体中の気泡が消滅する現象をキャビテーション崩壊と呼びます。

ポンプにおけるキャビテーション現象
ポンプが作動しているとき、オーバーフロー部（通常はインペラブレードの入口後方付近）の局所領域で、何らかの理由で、ポンプで送られる液体の絶対圧力が現在の温度での蒸発圧力まで低下すると、液体がそこで蒸発し始め、蒸気が発生して気泡が形成されます。これらの気泡は液体とともに前進し、一定の高圧に達すると、気泡の周囲の高圧液体によって気泡が急激に収縮し、破裂します。気泡が破裂すると、液体粒子が高速で空洞に流れ込み、互いに衝突してウォーターハンマーが発生します。この現象が固体壁で発生すると、過電流部品に腐食損傷を引き起こします。
このプロセスはポンプのキャビテーションプロセスです。

ポンプキャビテーションの影響
騒音と振動が発生する
過電流部品の腐食損傷
性能低下