پدیده کاویتاسیون (Cavitation)

کاویتاسیون کاویتاسیون در محلی شروع میشود که در آن سرعت مایع زیاد شده و در نتیجه فشار کاهش می یابد این کاهش فشار در سیال تا حد فشار اشباع باعث ایجاد جوشش در مایع میگردد.

اگر در یک سیال فشار درون آن در درجه حرارت محیط کاهش یابد، تشکیل فاز بخار در مایع صورت میگیرد، که این پدیده را به نام کاویتاسیون یا کچلی می شناسند. ایجاد این پدیده در جریان مایعات ممکن است، باعث ایجاد ضربه قوچ گردد.

در توربو ماشینهای آبی در جایی که سیال شتاب می گیرد امکان ایجاد کاویتاسیون وجود دارد. این پدیده در پمپ ها در نوک پره و در ناحیه ورودی اتفاق می افتد. از جمله اثرات این پدیده ایجاد سایش بر روی پره می باشد سیال متحرک و بخار تشکیل شده، در روی پره متحرک تحت فشار زیاد قرار گرفته و لذا حبابهای بخار می ترکند در نتیجه یک حجم خالی توسط سیال از هر طرف پر خواهد شد. باید توجه داشت که در اثر ترکیدن حبابهای بخار، میزان حجم مخصوص آنها کاهش می یابد.

لذا در طراحی یک پمپ باید پدیده کاویتاسیون بطور جدی مورد توجه قرارگیرد. برای اینکه بتوان از این پدیده جلوگیری کرد باید هد پمپ در محاسبات از دقت کافی  برخوردار باشد و پمپ در ارتفاع پایین تر از سطح آزاد آب نصب شود.

 

 

هد مکش خالص (NPSH) NET POSITIVE SUCTION HEAD

برای بدست آوردن هد مکش خالص شکل مقابل را در نظرمی گیریم:

در نقطه 1 انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی افزایش یافته و این افزایش

انرژی به علاوه افت انرژی مفید بین دو نقطه 1و0 باعث کاهش فشار

در نقطه 1 می شود. لذا طبق رابطه برنولی داریم:

bernoli

(1) که در آن P0 فشار اتمسفر و P1 کمترین فشار است.

V1 سرعت مربوط به سیال در نقطه 1 که دارای کمترین فشار میباشد، h s اختلاف ارتفاع دو نقطه 1و0 را بیان می کند.

hLهد اصطکاک در لوله از نقطه 0 تا 1 می باشد.

hλ مربوط به افت در اثر برخورد سیال به پره های متحرک است

λ یک ضریب تجربی است و hλ و v2/2g به ابعاد هندسی و دبی جریان در پمپ بستگی دارد. جمع این دو رابطه را با NPSH نشان می دهند لذا:

npsh(2) پس از مقایسه رابطه 2 و 1 داریم:

یا:

 

لازم به ذکر است که، چنانچه در رابطه فوق P1=PV شود گدیده کاویتاسیون رخ می دهد در این صورت NPSH به تبدیل NPSHR میگردد. (NPSHR=NET POSITIVE SUCTION HEAD REQUIRED)