Cavitação em bombas: teoria e cálculo
Visão geral do fenômeno de cavitação
A pressão de vaporização de um líquido é a pressão de vaporização do líquido (pressão de vapor saturado). A pressão de vaporização de um líquido está relacionada à temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a pressão de vaporização. A pressão de vaporização da água pura à temperatura ambiente de 20 °C é de 233,8 Pa. Enquanto a pressão de vaporização da água a 100 °C é de 101296 Pa. Portanto, a água pura à temperatura ambiente (20 °C) começa a vaporizar quando a pressão cai para 233,8 Pa.
Quando a pressão de um líquido é reduzida à pressão de vaporização a uma determinada temperatura, o líquido produz bolhas, um fenômeno chamado cavitação. No entanto, o vapor dentro da bolha não é composto inteiramente de vapor, mas também contém gás (principalmente ar) na forma de dissolução ou núcleos.
Quando as bolhas geradas durante a cavitação fluem para altas pressões, seu volume diminui e elas podem até estourar. Esse fenômeno, no qual as bolhas desaparecem no líquido devido ao aumento da pressão, é chamado de colapso da cavitação.
O fenômeno da cavitação na bomba
Quando a bomba está em operação, se a área local da sua parte de transbordamento (geralmente em algum lugar atrás da entrada da pá do impulsor) estiver obstruída, por algum motivo, quando a pressão absoluta do líquido bombeado cai para a pressão de vaporização na temperatura atual, o líquido começa a vaporizar ali, gerando vapor e formando bolhas. Essas bolhas se movem para a frente com o líquido e, quando atingem uma certa pressão elevada, o líquido sob alta pressão ao redor das bolhas as força a encolher bruscamente e até mesmo estourar. Quando a bolha estoura, as partículas de líquido preenchem a cavidade em alta velocidade e colidem umas com as outras, formando um golpe de aríete. Esse fenômeno causa danos por corrosão nos componentes de transbordamento quando ocorre na parede sólida.
Esse processo é o processo de cavitação da bomba.
Influência da cavitação da bomba
Produz ruído e vibração.
Danos por corrosão em componentes de sobrecorrente
Degradação do desempenho
equação básica da cavitação da bomba
A tolerância de cavitação da bomba NPSHr também é chamada de tolerância de cavitação necessária e, no exterior, é conhecida como altura positiva líquida necessária.
NPSHa - A margem de cavitação do dispositivo, também chamada de margem de cavitação efetiva, é fornecida pelo dispositivo de sucção. Quanto maior o NPSHa, menor a probabilidade de cavitação na bomba. O NPSHa diminui com o aumento do tráfego.
Relação entre NPSHa e NPSHr quando o fluxo muda
Método de cálculo da cavitação do dispositivo
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH] - Tolerância de cavitação admissível
[NPSH] = (1,1 ~ 1,5) NPSHr
Quando a vazão for alta, use um valor alto, e quando a vazão for baixa, use um valor baixo.
Data da publicação: 22 de janeiro de 2024