مقالات
در حال خواندن
پدیده کاویتاسیون ؛ کاویتاسیون در پمپ ها و پره ها + ویدیو
0

پدیده کاویتاسیون ؛ کاویتاسیون در پمپ ها و پره ها + ویدیو

توسط محسن نادری۲۳ اسفند, ۱۳۹۵

به شکل گیری حبابهای بخار درون مایع و از بین رفتن آنها بر اثر عوامل دینامیکی ، کاویتاسیون می گویند.

کاویتاسیون (Cavitation) هنگامی رخ می دهد که فشار استاتیکی محلی در یک سیال سطحی پایین تر از فشار بخار مایع در درجه حرارت واقعی رسیده باشد. با توجه به معادله برنولی این اتفاق زمانی رخ می دهد که سیال در شیر کنترل و یا در اطراف یک پروانه ی پمپ شتاب می گیرد. تبخیر خود آسیب ایجاد نمی کند ، آسیب زمانی اتفاق می افتد که حباب ها بلافاصله پس از تشکیل می ترکد و یک مکش منفی در بدنه ایجاد می کند.

نمایی کلی از پدیده کاویتاسیون

نمایی کلی از پدیده کاویتاسیون

آسیب های کاویتاسیون

کاویتاسیون در بسیاری از موارد یک پیشامد ناخوشایند است. در دستگاه هایی چون پمپ ها و پروانه ها باعث ایجاد سر و صدای زیاد، خسارت به قطعات، لرزش و کاهش بازدهی می شود. زمانی که حباب های کاویتاسیون دچار فروپاشی می شوند، مایع به آن ها نیرو وارد می کند و به همین دلیل نقطه هایی با درجه حرارت بالا و شوک های قوی به وجود می آیند که این شوک ها باعث ایجاد سر و صدا می شوند.سر و صدای ایجاد شده توسط کاویتاسیون یک مشکل ویژه برای زیر دریایی های نظامی است و در حضور دستگاه های عمق یاب صوتی شانس پیدایش این پدیده بیشتر می شود. با وجود این که فروپاشی حفره ها یک فرایند کم انرژی است، اما پیدایش زیاد این فروپاشی ها می تواند باعث فرسایش فلزاتی چون فولاد در دراز مدت شود.حفره سازی که به وسیله ی فروپاشی حباب ها ایجاد می شود، بر روی اجزا فرسایش شدیدی ایجاد می کند و باعث کوتاهی عمر پمپ ها و پروانه ها خواهد شد.

چگونگی تشکیل کاویتاسیون در پروانه

وقتی که سیال با شتاب از روی تیغه ها جریان می یابد نواحی کم فشار شکل می گیرد. هر چه سیال سریعتر گذر کند فشار بیشتر کاهش می یابد تا به فشار بخار مایع برسد و حباب های کوچکی تشکیل شوند که با ترکیدن آن ها روی سطح مکش ایجاد می کنند.

علل شکل گیری کاویتاسیون در پمپ ها

۱- کاویتاسیون مکنده: زمانی صورت می گیرد که مکش پمپ تحت شرایط فشار کم یا خلا زیاد قرار بگیرد و در مرکز پروانه مایع به بخار تغییر فاز دهد. این بخار توسط پمپ تخلیه می شود. چون دیگر در این مکان خلا وجود ندارد فشار افزایش می یابد و آن حباب دوباره به فاز مایع باز می گردد.با این عمل انفجاری بسیار سریع انجام می شود و به سطح پروانه آسیب می رساند.پروانه ای که دچار کاویتاسیون مکنده می شود بر روی سطحش تکه هایی از فلزاتی که از جا کنده شده اند ایجاد می شود که ظاهر پروانه را اسفنجی شکل می کند.هر دو حالت باعث خرابی زود رس پمپ خواهد شد.کاویتاسیون مکنده را می توان از شنیده شدن صدایی شبیه به پاشیده شدن سنگریزه، در پمپ تشخیص داد.

۲- کاویتاسیون تخلیه: کاویتاسیون تخلیه زمانی پیش می آید که فشار تخلیه پمپ بسیار بالا باشد.این پدیده بیشتر در پمپ هایی اتفاق می افتد که بازدهی آن ها کمتر از ۱۰ درصد بیشترین بازده است. فشار زیاد باعث می شود که سیال عمدتا به جایی که به سمت راه خروج برود در پمپ شروع به چرخش کند. وقتی که مایع درون پمپ جریان می یابد باید از میان شیارهای بین پروانه و بدنه ی پمپ با سرعت بسیار بالا عبور کند.این سرعت بالا باعث ایجاد خلا بر روی دیواره پمپ می شود که این خود مایع را به بخار تبدیل می کند.پمپی که دچار چنین وضعیتی شود بر روی تیغه ها و بدنه ی آن فرسایش زودرس ایجاد خواهد شد.به علاوه به علت فشار بالا خرابی زودرس بخش های مکانیکی و درزهای پمپ دور از انتظار نیست.در بدترین حالت این امر می تواند باعث شکسته شدن شفت پروانه شود.

خوردگی فلزات

فلزات مختلف در مقابل کاویتاسیون مقاومت های گوناگونی از خود نشان می دهند و به طور کلی تا به امروز هیچگونه فلزی یافت نشده که بتواند در مقابل کاویتاسیون به طور کامل مقاومت کند. باید توجه داشت که خوردگی بر اثر کاویتاسیون با خوردگی بر اثر واکنش های شیمیایی و یا الکتروشیمیایی متفاوت می باشد. مقاومت فلزات در مقابل کاویتاسیون بستگی به پارامترهای مختلفی از لحاظ نحوه ساخت و تولید فلز، سطح فلز، آلیاژهای به کار رفته، یک نواخت بودن فلز در موقع ریخته گری یا عملیات حرارتی و سرانجام درجه مقاومت فلز در برابر خستگی دارد.

 

منبع: mcnallyinstitute 

واکنش شما چیست؟
I like it
0%
interested
100%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محسن نادری

دانشجوی مهندسی مکانیک – برنامه نویس و کارشناس امنیت شبکه

پاسخ بدهید