Pompa Kavitasyonu: Teori ve Hesaplama
Kavitasyon fenomeni hakkında genel bakış
Sıvı buharlaşma basıncı, sıvının buharlaşma basıncıdır (doymuş buhar basıncı). Sıvının buharlaşma basıncı sıcaklıkla ilişkilidir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, buharlaşma basıncı da o kadar yüksek olur. 20℃ oda sıcaklığında temiz suyun buharlaşma basıncı 233,8 Pa'dır. 100℃'deki suyun buharlaşma basıncı ise 101296 Pa'dır. Bu nedenle, oda sıcaklığında (20℃) temiz su, basınç 233,8 Pa'ya düştüğünde buharlaşmaya başlar.
Bir sıvının basıncı belirli bir sıcaklıkta buharlaşma basıncına düştüğünde, sıvı kabarcıklar üretir; bu olaya kavitasyon denir. Ancak kabarcık içindeki buhar aslında tamamen buhar değildir, aynı zamanda çözünme veya çekirdek şeklinde gaz (çoğunlukla hava) da içerir.
Kavitasyon sırasında oluşan kabarcıklar yüksek basınca maruz kaldığında hacimleri azalır ve hatta patlar. Basınç artışı nedeniyle sıvıda kabarcıkların kaybolması olayına kavitasyon çökmesi denir.
Pompadaki kavitasyon olayı
Pompa çalışırken, taşma bölgesinin yerel alanında (genellikle çark kanadının girişinin arkasında bir yerde), pompalanan sıvının mutlak basıncı mevcut sıcaklıkta buharlaşma basıncına düştüğünde, sıvı orada buharlaşmaya başlar, buhar üretir ve kabarcıklar oluşturur. Bu kabarcıklar sıvı ile birlikte ileri doğru akar ve belirli bir yüksek basınca ulaştıklarında, kabarcıkların etrafındaki yüksek basınçlı sıvı, kabarcıkların hızla büzülmesine ve hatta patlamasına neden olur. Kabarcık patladığında, sıvı parçacıkları boşluğu yüksek hızda doldurur ve birbirleriyle çarpışarak su darbesi oluşturur. Bu olay, katı duvarda meydana geldiğinde aşırı akım bileşenlerinde korozyon hasarına neden olur.
Bu süreç, pompa kavitasyon sürecidir.
Pompa kavitasyonunun etkisi
Gürültü ve titreşim üretir.
Aşırı akım bileşenlerinde korozyon hasarı
Performans düşüşü
Pompa kavitasyonunun temel denklemi
NPSHr-Pompa kavitasyon payı, gerekli kavitasyon payı olarak da adlandırılır ve yurtdışında gerekli net pozitif basınç farkı olarak bilinir.
NPSHa, cihazın kavitasyon toleransı olarak da adlandırılan ve emme cihazı tarafından sağlanan etkili kavitasyon toleransıdır. NPSHa ne kadar yüksekse, pompanın kavitasyona uğrama olasılığı o kadar düşüktür. NPSHa, trafik artışıyla birlikte azalır.
Akış değişiklikleri sırasında NPSHa ve NPSHr arasındaki ilişki
Cihaz kavitasyonunun hesaplama yöntemi
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH]-İzin verilen kavitasyon payı
[NPSH] = (1.1 ~ 1.5) NPSHr
Akış hızı yüksek olduğunda büyük bir değer, akış hızı düşük olduğunda ise küçük bir değer alın.
Yayın tarihi: 22 Ocak 2024