کاویتاسیون (Cavitation) به زبان ساده
کاویتاسیون (Cavitation) به زبان ساده
در این مقاله قصد داریم که به مهمترین پرسش‌هایی که ممکن است در مورد پدیده کاویتاسیون، برای یک فرد مطرح شود پاسخ بدهیم. برای صرف جویی در زمان به صورت تیتروار به ۸ پرسش اساسی در این مورد پاسخ خواهیم داد.
۱) چرا پدیده کاویتاسیون به وجود می‌آید؟
کاویتاسیون (Cavitation)، پدیده‌ایی است که در طی آن حباب‌های بخار در مایع تشکیل می‌شود. پدیده کاویتاسیون یا پدیده حفره زایی با ایجاد حباب‌های گاز به علت کاهش فشار محلی در مقطعی از جریان سیال روی می‌دهد. به عبارت دیگر هرگاه در سیستم هیدرودینامیکی (مانند پمپ‌ها) افت فشار ایجاد شود به طوری که فشار سیال به فشار بخار نزدیک گردد، سیال در همان دما شروع به جوشش می‌کند که منجر به ایجاد حباب‌های بخار در سیال می‌شود که به پدیده جوشش سیال در اثر افت فشار را کاویتاسیون گفته می‌شود.
حباب‌های گازی ایجاد شده زمانی که دوباره به منطقه پر فشارتر وارد می‌شوند معمولاً منفجر می‌شوند. این ترکیدن حباب‌ها شوکی موج مانند ایجاد می‌کند که صدا دار است و می‌تواند از طریق خوردگی حبابی به پروانه‌های پمپ آسیب برساند.
دلایل احتمالی زیادی برای رخداد این پدیده وجود دارد که همگی ریشه در کاهش فشار مایع در حال پمپ به زیر مقدار فشار بحرانی تشکیل حباب و در نتیجه به وجود آمدن حباب است.
عواملی مانند: کاهش هد خالص مثبت در دهانه مکش (NPSH) یا به انگلیسی Net Positive Suction Head، سرعت بالای چرخش پروانه و داغ بودن مایع همگی سبب کاهش فشار روی مایع پمپ به زیر فشار بخار آن می‌شوند که اجازه تشکیل حباب‌های بخار را می‌دهد.
۲) در کدام محیط‌ها یا کاربرد‌ها کاویتاسیون بزرگترین نگرانی است؟
خطر ایجاد کاویتاسیون بسیار شایع است و باید آن را جدی گرفت. این خطر در پمپ‌های مکش سیال از حوضچه خشک (Dry Pit Pumps)، مکش سیال از عمق زیاد، مکش سیال داغ و بطور کلی جایی که تلفات دینامیکی قابل توجهی در سمت مکش پمپ زیاد است وجود دارد.
۳) کاویتاسیون با تجهیزات در حال استفاده چه می‌کند؟
انرژی آزاد شده در هنگام ترکیدن حباب‌های بخار، باعث وارد شدن ضربه به اجزای پمپ می‌شود و عمر پمپ را به شدت کاهش می‌دهد. کاویتاسیون می‌تواند منجر به خرابی یاتاقان، سیل‌ها(آب بندها)، شفت و سایر اجزا شود. کاهش بازده پمپ و سقوط منحنی آبدهی، و ایجاد ارتعاش و سر و صدا از دیگر پیامد‌های کاویتاسیون است.
۴) کاویتاسیون می‌تواند مشکلات عمده‌ای در سیستم پمپ ایجاد کند؟
انرژی بالای ناشی از ترکیدن حباب‌های بخار می‌تواند باعث فرسایش و خوردگی پروانه (Impeller) و دیگر اجزای در تماس با سیال شود.
۵) آیا کاویتاسیون همیشه به پمپ آسیب می‌رساند؟
جنس پروانه‌ها و سایر اجزای در تماس با سیال را معمولاً از آلیاژ‌های که سطح آن‌ها سخت شده‌اند می‌سازند و می‌توانند مقدار کمی کاویتاسیون کم انرژی را بدون آسیب یا کاهش قابل توجه عمر تحمل کنند اما هر چه کاویتاسیون شدیدتر باشد، پمپ سریعتر آسیب می‌بیند.
۶) تفاوت بین کاویتاسیون و حباب هوا (Air Entrainment) چیست؟
پدیده‌ی حباب هوا (Air Entrainment)، پدیده‌ایی است که سبب تجمع مقدار زیاد هوا (بیش از پنج تا شش درصد) در داخل سیال می‌شود که موجب تأثیر منفی در جریان سیال و اخلال در تخلیه سیال (Air Binding) شود.
هر دوی این پدیده‌ها می‌توانند به پمپ آسیب برسانند، اما آسیب ناشی از کاویتاسیون معمولاً سریعتر و شدیدتر است. بررسی پروانه و آزمایش‌های عملیاتی مختلف می‌تواند برای تعیین اینکه آیا پمپ از آسیب کاویتاسیون یا آسیب حباب هوا رنج می‌برد، انجام می‌شود.
۷) هنگامی که کاویتاسیون رخ می‌دهد، چگونه می‌توان آن را اصلاح کرد؟
کاویتاسیون معمولاً به دلیل طراحی ضعیف سیستم اتفاق می‌افتد، بنابراین اصلاح آن بعد از این واقعیت دشوار است. طراحی سیستم با NPSH ناکافی، طراحی و اجرا لوله‌کشی ضعیف و استفاده از پمپ در محدوده‌ی خارج از طراحی بیشترین دلایل به وجود آمدن کاویتاسیون می‌باشند. حل مشکل فقط با رفع این نواقص ممکن است.
۸) چگونه می‌توان از کاویتاسیون جلوگیری کرد؟
جلوگیری از کاویتاسیون مستلزم طراحی خوب و کامل سیستم است که با درک عواملی که احتمال ایجاد کاویتاسیون بالا می‌برند، شروع می‌شود.
در نظر گرفتن NPSH کافی، طراحی سیستم‌های پایپینگ اصولی که با شناخت درست اجزای پایپینگ ممکن است و انتخاب پمپ‌هایی که در ناحیه قابل قبولی از منحنی عملکرد خود کار می‌کنند، همگی به جلوگیری از بروز کاویتاسیون کمک می‌کنند.
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.