ポンプの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
液体の気化圧力とは、液体の気化圧力（飽和蒸気圧）のことです。液体の蒸発圧力は温度に関係します。温度が高くなるほど、蒸発圧力は大きくなります。室温20℃における浄水の気化圧力は233.8Paです。一方、100℃の水の蒸発圧力は101296Paです。したがって、室温（20℃）のきれいな水は、圧力が233.8Paまで下がると気化し始めます。
ある温度で液体の圧力が気化圧力まで低下すると、液体中に気泡が発生しますが、これをキャビテーションといいます。しかし、実際には気泡中の蒸気は完全に水蒸気ではなく、溶解や核の形で気体（主に空気）を含んでいます。
キャビテーション中に発生した気泡が高圧に流れると、その体積が減少し、さらには破裂します。この圧力上昇により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いいます。

ポンプ内のキャビテーション現象
ポンプの動作中に、そのオーバーフロー部分の局所領域 (通常はインペラブレードの入口の後ろのどこか) が発生する場合。何らかの理由で、汲み上げられた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、そこで液体が蒸発し始め、蒸気が発生し気泡が発生します。これらの気泡は液体とともに前方に流れ、特定の高圧に達すると、気泡の周囲の高圧の液体によって気泡が急激に収縮し、さらには破裂することもあります。気泡がはじけると、液体粒子が高速でキャビティ内を満たし、互いに衝突してウォーターハンマーを形成します。この現象が固体壁で発生すると、過電流コンポーネントに腐食損傷を引き起こします。
このプロセスがポンプキャビテーションプロセスです。

ポンプのキャビテーションの影響
騒音や振動が発生する
過電流コンポーネントの腐食損傷
パフォーマンスの低下