کاویتاسیون

کاویتاسیون پدیده ایست که اغلب در سیستم های هیدرولیکی در یکسری از شرایط خاص بوجود می آید در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال در سطح می گردد .

 کاویتاسیون:

تعریف:

کاویتاسیون پدیده ایست که اغلب در سیستم های هیدرولیکی در یکسری از شرایط خاص بوجود می آید در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال در سطح می گردد .

صدمه کاویتاسیون به سازه های طراحی شده برای سرعتهای بالا و در سد های بلند و سرریزهای بزرگ یک مشکل دائمی است .

 نحوه ی تشکییل کاویتاسیون:

هر گاه در هرقسمت از سیستم هیدرولیکی فشار سیستم به حدی پایین بیاید که به حد فشار بخار(فشار بخار فشاری است که در ان مایع شروع به جوشیدن کرده و با بخار خود به حالت تعادل می رسد)  آن سیال برسد و. در این صورت بر اثر این دوعامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش درامده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجود بیاید.

 این کاهش فشار به‌عنوان‌مثال در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجود ناصافی‌ها و یا ناهمواری‌های کف سرریز خطوط جریان از بستر خود جداشده و براثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش‌یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال برسد .این کاهش فشار به‌عنوان‌مثال در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجود ناصافی‌ها و یا ناهمواری‌های کف سرریز خطوط جریان از بستر خود جداشده و براثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش‌یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال برسد .

مکانیسم خرابی در سیستم:

 حباب‌های مذکور در قسمت قبل پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه‌ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می‌شود و تولید سروصدا می‌کند و امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی می‌کند. corrotion تبدیل مجدد حباب‌ها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ١٠٠٠ مگا پاسکال می‌رسد. ازآنجایی‌که سطوح تماس این حباب‌ها با بستر سرریز بسیار کوچک می‌باشند نیروی فوق‌العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریزها و حوضچه‌های آرامش وارد می‌کند. این عمل در یک مدت کوتاه و با تکرار زیاد انجام می‌شود که باعث خوردگی بستر سرریز می‌شود و به‌تدریج این خوردگی‌ها تبدیل به حفره‌های بزرگ می‌شوند. این مرحله را : Cavitation erosion or cavitation pitting می‌نامند.

حباب‌های مذکور در قسمت قبل پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه‌ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می‌شود و تولید سروصدا می‌کند و امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی می‌کند. corrotion تبدیل مجدد حباب‌ها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ١٠٠٠ مگا پاسکال می‌رسد.

عدد کاویتاسیون:

 کمیت بدون یعنی را که بیانگر جوشش ناشی از جریان مایع باشد عدد کاویتاسیون می‌نامند:

 

از مهم‌ترین عواملی که در این زمیه ممکن است دخیل باشند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

 1. عوامل هندسی : که شامل موارد زیر می‌شود.

 ناهمواری‌های سطحی سرریز‚خصوصاً برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های موضعی - شکاف‌های دریچه‌های کشویی و پایه‌های دریچه‌های قطاعی - ستون‌ها piers - درزهای ساختمانی -جداکننده جریان ودفلکتورها Flow splitter & deflector - دهانه مجاری ولوله Ports of ducts & pipe - تغیر در شکل عبور جریان Change of water passage shape - انحنا یا انحراف در مسیر جریان در آبراهه Misalignment of conduit

2. عوامل هیدرودینامیکی :

  دبی مخصوص – سرعت جریان - عملکرد دریچه - توسعه لایه‌مرزی

3. عوامل متفرقه :

- انتقال حرارت در طی فروریختن - درجه حرارت آب - تعداد وانداده حباب‌های درون آب Diffusion of air - پراکندگی هوا

یکی از مثال‌های بارز و خطرناک کاویتاسیون در پره های توربین دیده می‌شود و به‌راحتی می‌تواند باعث تخریب پره گردد. از دیکر مثال هل برای این پدیده می‌توان به کاویتاسیون در پروانه‌ی کشتی‌ها اشاره کرد.

 به‌منظور ممانعت از بروز كاويتاسيون راهكارهاي مختلفي وجود دارد كه ازجمله می‌توان به موارد ذيل اشاره كرد؛

1-     افزايش سطح سيال در مخزن.

2-     بالا بردن مخزن.

3-     افزايش فشار مخزن (استفاده از سيستمهاي بسته / سيستمهاي تحت‌فشار)

4-     قرار دادن پمپ داخل گودال ( Pit ) .

5-     كاهش افت‌های ناشي از لوله‌کشی و اتصالات (كه می‌توان با طراحي دقيق سيستم لوله‌کشی،‌ بكار بردن حداقل اتصالات ‌، طراحي مناسب قطر لوله‌ها و غيره،‌ افت‌های مربوطه را به حداقل رسانيد. )

6-      تزريق مقدار كمي سيال خنک‌کننده به ورودي پمپ ( به‌منظور كمتر شدن فشار بخار،‌ می‌توان سيال را از درون يك خنک‌کننده يا فلاش تانك عبور داد. )

7-     عایق‌بندی مناسب لوله‌ها.

8-     بكار بردن پمپ‌های دو مكشه

9-     بكار بردن پمپ‌ها با سرعت دوراني (rpm)  پائين تر.

10-  بكار بردن پمپ‌ها با مجراي ورودي (چشم) پروانه بزرگ‌تر.

11-  زاويه جريان ورودي به زاویه‌ای اطلاق می‌شود كه تحت آن جريان سيال وارد پروانه می‌شود. هرچند اين زاويه بزرگ‌تر باشد بازده بيشتر است و هر چه اين زاويه کوچک‌تر باشد،‌ NPSHR  پائين تر است. به همين دليل زاويه جريان درجه  17  با حدود 5   تا 7  پره به‌عنوان يك حد مرزي بين دو محدوده فوق در نظر گرفته می‌شود.

12- در هر پمپ هر چه مقدار سرعت مخصوص مكش كمتر باشد،‌ مقدار NPSHR  بالاتر خواهد بود. در موارديكه NPSHR  پائين حائر اهميت است،‌ مقادير سرعت مخصوص مكش بسيار افزايش می‌یابد كه به‌منظور دستيابي به چنين مقادير بالائي زاويه جريان تا كمتر از درجه 10 و تعداد پره‌های پروانه تا حداقل 4   پره كاهش می‌یابد.

13- به‌منظور كاهش بيشتر NPSHR  و به‌تبع آن افزايش بيشتر سرعت مخصوص مكش ‌، يك پروانه جريان محوري يا یک‌راه انداز (Inducer)  در جلوي پروانه سانتريفيوژ بكار گرفته می‌شود. زاويه  جريان اين پروانه ثانويه 5 تا 10  درجه و زاويه پره 3 تا 5 درجه بزرگ‌تر است و تعداد پره‌هاي آن بين 2 تا 4 می‌باشد.

14- جلوگيري از ورود هوا به داخل پمپ.

15- بكار بردن خط باي پس مناسب (اگر خط باي پس خيلي نزديك به ورودي پمپ نصب گردد،‌ باعث افزايش دماي سيال ورودي خواهد شد.)

16- جلوگيري از اغتشاش (Turbulence)  جريان سيال و فراهم نمودن شرايط عبور سيال در يك سرعت ثابت با استفاده از طول مناسب از لوله صاف (ده برابر قطر ورودي) مابين قسمت ورودي پمپ تا اولين اتصال.

17- به‌کارگیری چندين پمپ کوچک‌تر بجاي استفاده از يك پمپ بزرگ (هرقدر ظرفيت پمپ  افزايش يابد مقدار  نيز افزايش خواهد يافت و دليل آن افزايش سرعت سيال می‌باشد چراکه می‌دانیم،‌ هر وقت سرعت سيال افزايش يابد فشار يا هد كاهش خواهد يافت.)

 

 

منبع: کتاب شبکه توضیع آب شهری - دکتر چمنی

همچنین شما میتوانید جهت کسب  اطلاعات بیشتر ومشاوره، با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

tel: 55256411,09124057623

fax: 55256412

لطفاً مقاله را از لینک زیر دانلود کنید. 

Download this file (Cavitation.pdf)دانلود509 کیلوبایت || دفعات دانلود:487 مرتبه

اضافه کردن نظر


کد امنیتی
تغییر کد امنیتی

حتما نگاهی به این مقالات بیندازید

تبلیغات

مخازن سختی گیر
نازل سختی گیر
سختی گیر
سختیگیر رزینی
پکیج های تصفیه فاضلاب خانگی
پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی
پکیج تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب
چربی گیر فاضلاب
چربی گیر پساب
چربی گیر پساب فاصلاب
چربی گیر
رزین کاتیونی