บทนำเกี่ยวกับคำศัพท์ปั๊มทั่วไป (6) – ทฤษฎีการเกิดโพรงอากาศของปั๊ม

การเกิดโพรงอากาศในปั๊ม: ทฤษฎีและการคำนวณ

ภาพรวมของปรากฏการณ์โพรงอากาศ
ความดันการระเหยของของเหลวคือความดันไออิ่มตัว (Pa) ความดันการระเหยของของเหลวมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ ยิ่งอุณหภูมิสูง ความดันการระเหยก็ยิ่งมากขึ้น ความดันการระเหยของน้ำสะอาดที่อุณหภูมิห้อง 20℃ คือ 233.8 Pa ในขณะที่ความดันการระเหยของน้ำที่อุณหภูมิ 100℃ คือ 101296 Pa ดังนั้น น้ำสะอาดที่อุณหภูมิห้อง (20℃) จะเริ่มระเหยเมื่อความดันลดลงเหลือ 233.8 Pa
เมื่อความดันของของเหลวลดลงจนถึงความดันไอที่อุณหภูมิหนึ่ง ของเหลวจะเกิดฟองขึ้น ซึ่งเรียกว่าการเกิดโพรงอากาศ (cavitation) อย่างไรก็ตาม ไอในฟองนั้นไม่ใช่ไอน้ำทั้งหมด แต่ยังประกอบด้วยก๊าซ (ส่วนใหญ่เป็นอากาศ) ในรูปของสารละลายหรือนิวเคลียสด้วย
เมื่อฟองอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดโพรงอากาศไหลไปสู่ความดันสูง ปริมาตรของฟองอากาศจะลดลงและอาจแตกได้ ปรากฏการณ์ที่ฟองอากาศหายไปในของเหลวเนื่องจากความดันสูงขึ้นนี้เรียกว่า การยุบตัวของโพรงอากาศ (cavitation collapse)

ปรากฏการณ์การเกิดโพรงอากาศในปั๊ม
ขณะที่ปั๊มกำลังทำงาน หากบริเวณส่วนล้นของปั๊ม (โดยปกติจะอยู่ด้านหลังทางเข้าของใบพัด) เกิดการรั่วซึมด้วยเหตุผลบางประการ เมื่อความดันสัมบูรณ์ของของเหลวที่สูบลดลงจนถึงความดันไอที่อุณหภูมิปัจจุบัน ของเหลวจะเริ่มระเหยกลายเป็นไอในบริเวณนั้น เกิดเป็นไอน้ำและฟองอากาศ ฟองอากาศเหล่านี้จะไหลไปข้างหน้าพร้อมกับของเหลว และเมื่อถึงความดันสูงระดับหนึ่ง ของเหลวที่มีความดันสูงรอบๆ ฟองอากาศจะดันให้ฟองอากาศหดตัวอย่างรวดเร็วและอาจแตกได้ เมื่อฟองอากาศแตก อนุภาคของเหลวจะไหลเข้าไปในช่องว่างด้วยความเร็วสูงและชนกัน ทำให้เกิดปรากฏการณ์ค้อนน้ำ ปรากฏการณ์นี้จะทำให้เกิดความเสียหายจากการกัดกร่อนต่อชิ้นส่วนที่รับกระแสเกินเมื่อเกิดขึ้นกับผนังแข็ง
กระบวนการนี้คือกระบวนการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม (pump cavitation)

อิทธิพลของการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม
ก่อให้เกิดเสียงและการสั่นสะเทือน
ความเสียหายจากการกัดกร่อนของชิ้นส่วนที่รับกระแสเกิน
ประสิทธิภาพลดลง