چگونه از کاویتاسیون جلوگیری کنیم؟

پدیده کاویتاسیون یکی از خطرناکترین حالت هایی است که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می شود. در این مطلب به معنی کاویتاسیون و چگونگی جلوگیری از آن میپردازیم.

کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون یکی ازاتفاق های تخریب کننده هیدرودینامیکی است که در جریان هایی تحت فشار ناپایدار به وجود می آید که اگراین اتفاق در پمپ رخ دهد باعث صدمات مختلفی در سیستم هیدرولیکی انتقال آب می شود در صورت بروز این پدیده مشکل های گوناگون در سیستم های هیدرولیکی نظیر خطوط انتقال آب و… ایجاد میشود  منظور ازاتفاق کاویتاسیون تشکیل حباب های ریزدر مایع است علت تشکیل این حباب ها این است  که فشار مایع کاهش و فشار تبخیر زیاد می شود .تمامی مایعات ازجمله آب با هر درجه حرارتی و یک فشار مشخص تبخیر می‌شوند پدیده کاویتاسیون معمولا با صداهای منقطع خود را نشان می دهد که در زیر راهای جلوگیری از کاویتاسیون را توضیح می دهیم.

چرا کاویتاسیون در پمپ‌ها رخ می‌دهد؟

کاویتاسیون زمانی رخ می‌دهد که فشار سیال در نقاط خاصی از سیستم کاهش می‌یابد و به فشار بخار می‌رسد. در این صورت، سیال به بخار تبدیل می‌شود و حباب‌های بخار تشکیل می‌شوند. این حباب‌ها می‌توانند در هنگام برخورد با سطوح فلزی به سرعت متلاشی شوند و انرژی زیادی آزاد کنند. این انرژی آزاد شده می‌تواند به اجزای پمپ و سایر بخش‌های سیستم آسیب برساند.

انواع کاویتاسیون در پمپ ها

پدیده کاویتاسیون گردابه ای نوک

گاهی اوقات کاویتاسیون در گردابه های نوک ایمپلر پمپ ایجاد خواهد شد و این درست زمانی است که میزان فشار ورودی به پمپ کاهش پیدا کند. در این صورت است که به نوک ایمپلر پمپ، لبه حمله پره خواهد رسید که به آن Vortex Cavitation گفته می‌شود. با توجه به شکل های مختلف کاویتاسیون در پمپ ها و سیستم های هیدرولیک، این نوع نیز به صورت متفاوتی ایجاد خواهد شد که در آن جریان های برگشت خورده از نوک، در سرعت بالا سبب ایجاد مولفه های عمودی خواهند شد.

کاویتاسیون حبابی

یکی دیگر از انواع کاویتاسیون، نوع حبابی آن است که این حباب ها در بخش نوک پره شکل خواهند گرفت. بر اساس شکل کاویتاسیون، در بخش نوک پارامتر، منحنی لبه حمله در پمپ کاهش پیدا خواهد کرد. با این نوع پدیده امکان از بین بردن گردابه ها در نوع دیگر کاویتاسیون وجود ندارد. نوع حبابی این پدیده در صورت کاهش عدد کاویتاسیون ایجاد می‌شود و با نام Bubble Cavitation شناخته شده است که موجب ایجاد مکش خواهد شد.

کاویتاسیون چسبیده ( به صورت پره)

همانطور که گفته شد در پدیده کاویتاسیون در پمپ ها، در صورت کاهش عدد آن انواع مختلفی از این پدیده ایجاد خواهند شد. در صورتی که میزان کاهش عدد بیشتر از حد نوع حبابی باشد، با ترکیب حباب ها، در سطح مکش پره حفره های بزرگ چسبیده ایجاد خواهند شد. به همین دلیل به این نوع کاویتاسیون، چسبیده یا Attached Cavitation گفته می‌شود اما به دلیل بروز این پدیده در پمپ به آن پره یا Blade Cavitation گفته می‌شود. در صورتی که روند فوق ادامه پیدا کند و فشار سیال نیز افزایش یابد، آسیب های ناشی از پدیده کاویتاسیون در سطح رخ خواهد داد.

در بسیاری از انواع پمپ، روند طراحی و تولید به گونه ای است که نوع گسترده ی کاویتاسیون در آن انجام شود. زیرا در این نوع شدید آن، حباب ها در پایین دست پره ها، نابود خواهند شد و میزان خسارت وارد شده به پمپ کمتر خواهد شد.

کاویتاسیون به روش جریان برگشتی

بعد از آشنایی با سه نوع مهم کاویتاسیون، نوع جریان برگشتی نیز باید مورد بررسی قرار بگیرد. در بحث کاویتاسیون در پمپ ها، شناخت انواع آن از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و موجب آشنایی بیشتر با اثرات کاویتاسیون و یا مضرات آن خواهد شد. در نوع کاویتاسیون جریان برگشتی یا Backflow Cavitation ، ممکن است تمامی روند طی شده در سایر انواع آن طی شود. در نتیجه امکان بروز انواع کاویتاسیون در این مرحله وجود دارد.

حباب و یا گردابه ها تنها در صورتی که میزان فشار پمپ کمتر از میزان طراحی شده باشد، در بخش چرخشی و بالایی پمپ ایجاد خواهند شد. در نتیجه در صورتی که افزایش فشار در پمپ ایجاد شود، مایع به سمت بالادست حرکت خواهد کرد و در نتیجه امکان تولید جریان برگشتی وجود دارد. این موضوع موجب بروز نشتی جریان از نوک خواهد شد و در بخش بالایی صفحه ورودی نفوذ می‌کند. کاویتاسیون در پمپ ها در این مرحله به صورت حباب یا گردابه ها ایجاد خواهد شد و سبب بروز جریان برگشتی می‌شود. یکی از مشهودترین انواع این پدیده نیز همین نوع است که چندان رایج نیست.

راه های جلوگیری از کاویتاسیون

اتفاق افتادن کاویتاسیون باعث خسارت به سیستم آبرسانی  می شود . پس بهتر از قبل از رخ دادن این پدیده از آن جلوگیری کنیم. راهای جلوگیری از کاویتاسیون به شرح زیر می باشد.اما با انجام دادن بعضی اقدامات می توانید درصد کاویتاسیون را در پمپ ها کاهش دهید.

1. درز گیری صحیح ومحکم لوله ها و پمپ لوله و پمپ مانع از رخ دادن این اتفاق می شود حتی وجود یک درز خیلی کوچک باعث تغییر فشار جریان آب می شود و این مسئله کمک شایانی به ایجاد پدیده کاویتاسیون در پمپ ها می کند پس با یک درزگیری ساده  این خطر را از تجهیزات خود دور کنید.
2. از اونجا که کاویتاسیون بیشتر در پمپ ها رخ می دهد یکی دیگر از راهای جلوگیری از کاویتاسیون کنترل دمای پمپ و لوله ها می باشدکه از حد مجاز کم و زیاد نشود.
3. اختلاف فشار میان مبدا و مقصد باید متناسب با هم باشد این اختلاف فشار اگر به هر سمت شیب داشته باشد باعث بروز کاویتاسیون می شود.
4. از دیگر موارد ایجاد کاویتاسیون سرعت پمپ است برا جلوگیری از این رخ دادن این پدیده سرعت موتور را روی دور متوسط قرار دهید هرچه سرعت بیشتر باشد احتمال کاویتاسیون بیشتر می شود.

نکته: پدیده کاویتاسیون در پمپ ها به معنای ایجاد شدن حبابها در پمپ است اگر این حبابها در مکش پمـپ ایجاد شوند اتفاقاتی مثل تولید صداهای منقطع و ارتعاشات و همچنین تخریب قسمت هایی از پمپ به علت ریزش حباب های ایجاد شده از قسمت های پر فشار می شود.

به نقل از ساخت و اجرا :

خوردگی‌های شدید فلز توسط کاویتاسیون، در محل به وجود آمدن حبابهای بخار نیست، بلکه هنگامی که این حبابها همراه با جریان بـه نزدیـک محـل خروج از چرخ برسند، در اثر افزایش فشار به یکباره و به شدت تقطیر می‌شوند.

نحوه تشخیص کاویتاسیون در پمپ

از راه های تشخیص کاویتاسیون میتوان به هوا کشیدن پروانه اشاره کرد. با ورود هوا به پمپ، آثار لرزش و صدا مشابه به کاویتاسیون (مشابه ویدیو زیر) ظاهر می‌شود. اما چگونه به تشخیص درست و کامل برای تشخیص آن برسیم؟

ابتدا شیرخروجی پمپ را ببندید. اگر با انجام این کار صدا قطع یا کمتر شد، مشکل از کاویتاسیون بوده است و میتوانید با افزایش فشار مکش، مشکل را حل کنید. در غیر اینصورت، مشکل از هوا کشیدن پروانه است. میتوانید با بستن راه نفوذ هوا یا تخلیه دائمی هوا، مشکل را حل کنید.

جمع بندی

در این مقاله با تعریف کاویتاسیون که کاویتاسیون یکی ازاتفاق های تخریب کننده هیدرودینامیکی است که در جریان هایی تحت فشار ناپایدار به وجود می آید که اگراین اتفاق در پمپ رخ دهد باعث صدمات مختلفی در سیستم هیدرولیکی انتقال آب می شود در صورت بروز این پدیده مشکل های گوناگون در سیستم های هیدرولیکی نظیر خطوط انتقال آب و… ایجاد میشود  و همپنین راه های جلوگیری از کاویتاسیون که به چهار روش درز گیری صحیح و کنترل دما و سرعت و فشار بود آشنا شدیم وبا رعایت این روش ها میتوانیم از وجود این پدیده در تجهیزات منزلمان جلوگیری کنبم .

ابزار های هیدرولیکی به ابزار هایی گفته می شود که به وسیله ی نیروی هیدرولیکی نیروی بزرگی ایجاد میکند. یونیت هیدرولیک یکی از انواع ابزارآلات هیدرولیکی است که با زدن بر روی اسم آن می توانید به صورت کامل درباره آن مطالعه کنید.