Cavitația: concepte, cauze și consecințe de bază
Distrugerea continuității fluxului de lichid cauzată de apariția în el a bulelor sau a cavităților umplute cu abur și eliberate din lichid printr-un gaz se numește cavitație. Cavitația are loc în regiunea de presiune redusă, unde apar tensiuni de tracțiune care duc la ruperea cavităților de formare a cavității lichide și a cavității, sunt umplute cu vapori lichizi și gazul dizolvat eliberat din acesta. Când se încadrează în zona de înaltă presiune, bulele de vapori (caverne) "slam". Slamming cavernele provoacă un șoc hidraulic local, care poate duce la distrugerea (eroziunea) pereților canalelor. Într-adevăr, presiunea în bule rămâne constantă și egală cu presiunea presiunii saturate a vaporilor, în timp ce presiunea lichidului de-a lungul canalului rotorului crește atunci când lichidul curge de la intrare la ieșire. Intrând în zona de înaltă presiune, bulele s-au prăbușit sub acțiunea presiunii înalte. Acest colaps este însoțit de o creștere locală de presiune de câteva mii de atmosfere. Dacă apare pe suprafața lamelor sau a altor elemente ale pompei, atunci particulele din materialul din care sunt făcute sunt bătute de pe suprafața lor. Acest fenomen se numește eroziune. Acest proces poate fi determinat prin sunete de crackling, care sunt amplificate cu creșterea cavitației.
Apariția și dezvoltarea cavitației într-un lichid este asociată cu existența așa-numitelor nuclee de cavitație. În lichidele tehnice există întotdeauna nuclei de cavitație. Acestea sunt punctele slabe în care se rupe continuitatea lichidului și apar fenomene de cavitație. Cel mai probabil, nucleele de cavitatie sunt incluziunile nedizolvate de gaz, inclusiv în porii și fisurile, precum și microparticule suspendate într-un lichid.
În cazul în care lichidul conține incluziuni gazoase libere sau dizolvate, cavitația va curge mai repede, cu zgomot mare și vibrații.
Cavitatia duce la trei consecinte negative principale:
- Pentru a întrerupe fluxul, presiunea, puterea și eficiența.
- Pentru uzura erozivă a componentelor pompei: rotor, arbore, etc.
- Pentru fenomenele sonore: zgomot, vibrații de instalare și, de asemenea, la frecvențe joase
auto-oscilația presiunii în conducte.
În pompe, cavitația apare la o presiune înainte de a intra în pompă, care este substanțial mai mare decât presiunea de vapori la o anumită temperatură a fluidului. Aceasta înseamnă că zona de presiune minimă este localizată în interiorul părții de curgere a pompei. Căderea de presiune din interiorul părții de curgere a pompei (în comparație cu presiunea de intrare Рвх) este legată de debitul în jurul lamelor. Când curge peste lamele, ca și în fluxul de trecere a oricărui corp, se formează o regiune cu presiune redusă Pmin.
De îndată ce presiunea devine mai mică decât presiunea saturată a vaporilor, se formează cavitația. Într-un flux de fluid, o astfel de scădere de presiune apare, în mod obișnuit, în regiunea vitezelor crescute și la pomparea lichidelor fierbinți în condiții în care se produce o vaporizare intensă în lichidul din pompă. Vaporii de vapori cad împreună cu lichidul în regiunea unor presiuni mai mari, unde se condensează instantaneu. Fluidul umple rapid cavitățile în care a fost localizată vaporii condensați, care este însoțit de șocuri hidraulice, zgomot și vibrații ale pompei. Cavitația duce la o distrugere rapidă a pompei datorită șocurilor hidraulice și coroziunii crescute în timpul perioadei de vaporizare. Cu cavitație, ieșirea și capul pompei scad dramatic.
Dependența presiunea pompei de presiunea de intrare la debit constant și frecvența de rotație constantă se numește cavitație caracteristică. Astfel de caracteristici sunt îndepărtate pe standuri speciale.
Reducerea presiunii înaintea pompei Ρвх se realizează prin evacuarea pernei de aer din rezervor. În timpul încercărilor pompa la un Q debit constant și viteză constantă valori de presiune determinate de la intrarea în care apar fenomene de cavitație.
Rezultatele testelor sunt folosite pentru a construi caracteristicile de cavitație.
La o presiune de intrare are loc egală cavitație pompă Rnach, care afectează aspectul de bule mici și zgomotul de la prăbușirea lor. Reducerea în continuare a presiunii la Rnach Rkrit, în ciuda dezvoltării cavitație (numărul și cantitatea de bule), nu conduce la o modificare a presiunii și a eficienței pompă, dar în același timp fenomenele erozive și oscilatorii pot fi intensificate.
La presiunea Rcrit, presiunea începe să scadă (simultan cu presiunea, eficiența pompei scade). Acesta este un regim critic.
La o presiune la intrarea unei pompe egale cu PSR, capul și debitul scade brusc. Acesta este un mod de cavitație distructivă.
Pe cavitația caracteristică a pompei se pot distinge mai multe zone:
a) modul de cavitație inițială (sau cavitația latentă) a pompei, când Rkrit <Рвх <Рнач,
b) modul critic Pcp <Рвх <Ркр, при котором заметен излом напорной характеристики. При этом зона распространения кавитационных полостей в насосе невелика.
c) modul Pvx Pentru pompele cu durată lungă de viață, de exemplu pentru încălzire sau alimentare cu apă, este important să se evite chiar și stadiul inițial al cavitației. În acest caz, presiunea la intrarea Pg trebuie să fie mai mare decât presiunea presiunii. Acest lucru va evita apariția zgomotului de cavitație și a eroziunii componentelor pompei. Pentru a evita cavitația, se pot lua următoarele măsuri: presiune în rezervorul de recepție). Performanța de la acest lucru nu se schimbă. Sursa: Klammov AI, prelegeri privind cavitația
Articole similare