دانستن اینکه کاویتاسیون چیست، می‌تواند به انجام بدون نقص خرید پمپ کمک شایانی کند. کاویتاسیون یک پدیده فیزیکی است که در پمپهای گریز از مرکز(Centrifugal Pumps) و توربوماشین‌های دارای سیالات (Turbomachinery)اتفاق می‌افتد. در این دستگاه‌ها، کاویتاسیون به دلیل ایجاد ناهمگنی فشار در سیال و کاهش فشار محلی، رخ می‌دهد.
وقتی سیال با سرعتی زیاد از طریق پمپ گریز از مرکز می‌گذرد، فشار سیال به شدت کاهش می‌یابد. اگر فشار سیال به مقداری کمتر از فشار بخار سیال در دمای محیط برسد، بخار سیال در داخل آن شکل می‌گیرد و حفره‌های کاویتاسیون شکل می‌گیرد.
کاویتاسیون در پمپها قابل تشخیص است. وقتی کاویتاسیون رخ می‌دهد، صدایی شبیه به صدای آب خوردن یا صدای حفره‌های باد در سیستم شنیده می‌شود. همچنین، این پدیده می‌تواند، باعث افت کارایی پمپ شده و در صورت بروز آن به میزان زیاد، می‌تواند، باعث آسیب به پمپ و قطعات آن گردد.
در توربوماشین‌ها نیز، کاویتاسیون رخ می‌دهد. در این موارد، با افزایش سرعت ورودی سیال به توربین، فشار سیال کاهش یافته و می‌تواند به مقداری کمتر از فشار بخار سیال در دمای محیط، برسد. این امر، باعث ایجاد حفره‌های کاویتاسیون و افت کارایی توربین می‌شود.
با دانستن اینکه کاویتاسیون چیست می‌توانیم از راه‌های مختلف برای جلوگیری از وقوع آن استفاده کنیم. برای جلوگیری یا کاهش کاویتاسیون، می‌توان از روش‌هایی مانند بهینهسازی طراحی، کاهش سرعت جریان سیال، افزایش فشار محیطی، استفاده از پوشش‌های ضد کاویتاسیون و استفاده از سیالات با خواص مناسب استفاده کرد.
بوجود آمدن کاویتاسیون، به دلیل کاهش فشار محلی در مایع است. عموماً کاویتاسیون در نتیجه سریع شدن یا تغییر ناگهانی فشار مایع ایجاد می‌شود. به عنوان مثال، وقتی آب به سرعت بر روی یک پرتابه یا سطح صلب می‌تابد، فشار در نزدیکی سطح، به شدت کاهش می‌یابد و می‌تواند به کاویتاسیون منجر شود. همچنین، تغییرات فشار محیطی نیز می‌تواند، کاویتاسیون را در مایعات ایجاد کند. به عنوان مثال، در عملیات پمپاژ آب از چاه‌ها، تغییرات فشار محیطی می‌تواند، باعث کاویتاسیون در جریان آب شود.
کاویتاسیون اثرات ضررآوری بر روی سیستمها بوجود می‌آورد. ایجاد حفره‌های کاویتاسیون و سپس انفجار و سقوط آنها می‌تواند، باعث آسیب به قطعات و تجهیزات شود. همچنین، کاویتاسیون می‌تواند، باعث افزایش سطح نویز و لرزش در سیستم‌های فشار قوی شود. برای جلوگیری از کاویتاسیون، ممکن است از روش‌هایی مانند طراحی مناسب سیستمها، استفاده از مواد ضد کاویتاسیون و کاهش سرعت جریان مایعات استفاده شود.
کاویتاسیون چیست؟
با توجه به قیمت پمپ حلزونی و دیگر پمپها، ضروری است که اطلاعات کافی در مورد متداول‌ترین اختلالات بوجود آمده در آنها داشته باشیم تا متحمل ضرر نگردیم. در ادامه این مطلب شما را با مفهوم کاویتاسیون چیست بیشتر آشنا خواهیم کرد.
کاویتاسیون به وضعیتی اطلاق می‌شود که در آن فشار یک مایع (مانند آب) به صورت ناگهانی و به شدت کاهش می‌یابد و باعث ایجاد حفره‌های بسیار ریزی در سیال می‌شود. این حفره‌ها همان حفره‌های کاویتاسیون هستند.
این پدیده فیزیکی که در سیالات رخ می‌دهد، بر اثر کاهش فشار شکل می‌گیرد. وقتی فشار سیال به مقداری کمتر از فشار بخار سیال در دمای محیط می‌رسد، حباب‌های بخار شکل می‌گیرند. کاویتاسیون می‌تواند، در سیستم‌های پمپاژ و توربین‌ها اتفاق بیفتد و عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار دهد.
زمانی که حفره‌های کاویتاسیون شکل می‌گیرند و سپس منفجر می‌شوند، اثرات مخربی بر روی سیستمها می‌گذارند. این اثرات شامل آسیب رساندن به قطعات و تجهیزات، افت کارایی، افزایش نویز و لرزش و کاهش بازدهی سیستم است.
علت ایجاد کاویتاسیون در پمپهای آب
شرایط ایجاد کاویتاسیون چیست؟ این رخداد در پمپهای آب، به دلیل کاهش فشار سیال درون پمپ بوجود می‌آید. علت اصلی کاهش فشار سیال به دو عامل برمی‌گردد. اولین عامل، سرعت ورودی بالا است. وقتی سیال با سرعت بالا وارد پمپ می‌شود، فشار در سیال کاهش می‌یابد. اگر سرعت ورودی بیش از حد بالا باشد، فشار سیال به مقداری کمتر از فشار بخار سیال در دمای محیط می‌رسد و حباب‌های بخار شکل می‌گیرند.
عامل دوم، فشار محیطی پایین است. اگر فشار محیطی، کمتر از فشار بخار سیال باشد، فشار سیال در پمپ، به مقداری کمتر از فشار بخار سیال در دمای محیط رسیده و کاویتاسیون رخ می‌دهد. در نتیجه، وجود سرعت ورودی بالا یا فشار محیطی پایین می‌تواند، باعث ایجاد کاویتاسیون در پمپهای آب شود.
این پدیده ممکن است، عملکرد پمپ را خدشه‌دار کرده و بازدهی آن را پایین بیاورد. بنابراین، در روند استفاده از پمپهای آب، لازم است به عواملی مانند سرعت ورودی و فشار محیطی دقت کرده و اقداماتی برای جلوگیری از کاویتاسیون انجام داد.
برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپهای آب، می‌توان اقدامات زیر را انجام داد:
- طراحی مناسب: طراحی پمپها باید به گونه‌ای باشد که سرعت ورودی سیال به پمپ، کنترل گشته و از سرعت‌های بالا جلوگیری شود.
- کنترل فشار: مطمئن شوید که فشار محیطی در نزدیکی پمپ برای جلوگیری از کاهش فشار سیال کم نیست. این عمل می‌تواند، به وسیله استفاده از تجهیزات افزایش فشار، مانند پمپهای پیش‌فشار، تنظیم فشار ورودی و استفاده از مخازن با فشار محیطی مناسب انجام شود.
- کاهش اختلاف دما: اگر اختلاف دما بین سیال و محیط پمپ کم باشد، احتمال کاویتاسیون نیز کاهش می‌یابد. می‌توان با استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده، انتقال حرارت به سیال و کاهش دمای ورودی به پمپ، این اختلاف دما را کاهش داد.
- انتخاب مناسب پمپ: اطمینان حاصل کنید که پمپ انتخابی برای نیازهای شما مناسب است و قادر به مقابله با فشار و جریان مورد نیاز است.
- حفظ سطح آب: اطمینان حاصل کنید که سطح آب در مخزن یا منبع آب کافی است. کاهش سطح آب می‌تواند باعث ایجاد فشار منفی در پمپ شده و کاویتاسیون را ایجاد کند.
- نگهداری و تعمیرات منظم: انجام نگهداری و تعمیرات روزمره بر روی پمپها می‌تواند از کاویتاسیون جلوگیری کند.
فواید کاویتاسیون در پمپهای آب
وقتی که پمپهای آب با کاویتاسیون مواجه می‌شوند، معمولاً این وضعیت، به عنوان یک مشکل در نظر گرفته می‌شود و تلاش‌هایی برای جلوگیری از آن صورت می‌گیرد. با این حال، در برخی موارد خاص، ممکن است برخی فواید کوتاه‌مدت از کاویتاسیون در پمپهای آب وجود داشته باشد. مهم‌ترین فواید کاویتاسیون در پمپهای آب عبارت‌اند از:
- تولید امواج شوک: کاویتاسیون می‌تواند، منجر به تولید امواج شوک در سیال شود. این امواج شوک می‌توانند، در برخی موارد مانند شکستن رسوبات سخت یا افزایش ترکش در مواد مختلف مفید باشند.
- افزایش تخلیه سیال: کاویتاسیون به افزایش تخلیه سیال کمک می‌کند. با شکستن حباب‌های بخار در نقاط کاویتاسیون، حجم سیال افزایش می‌یابد و سیال بیشتری از پمپ عبور می‌کند. این امر می‌تواند در برخی سیستم‌های آبیاری یا تزریق سیالات مورد استفاده قرار گیرد.
- تولید اثرات تمیزکننده: پدیده کاویتاسیون باعث تولید اثرات تمیزکننده در سطح داخلی پمپ می‌شود. جریان سیال با ساختار پویا و تغییرات فشار در نقاط کاویتاسیون می‌تواند، منجر به جدا شدن رسوبات و روغن‌ها از سطح داخلی پمپ شود و در نتیجه، پمپ را تمیز نگه دارد.
- افزایش ترکش سیال: در شرایطی که نیاز به افزایش جریان سیال برای انتقال آب یا مواد داریم، کاویتاسیون می‌تواند، اثربخش باشد. با ایجاد حباب‌های بخار و امواج شوک در سیال، ترکش سیال افزایش می‌یابد و جریان سریع‌تر و با حجم بیشتری ایجاد می‌شود.
- کاهش تغییرات فشار: با ایجاد حباب‌های بخار و شوک‌های فشار، فشارهای ناپایدار و نوسانات فشار در سیستم کاهش می‌یابد. این می‌تواند، به استحکام ساختاری سیستم و قطعات پمپ کمک کند و عمر مفید آنها را افزایش دهد.
کاویتاسیون در پمپهای سانتریفیوژ
کاویتاسیون در پمپهای سانتریفیوژ، یکی از مسائل مهم است که باید در طراحی و عملکرد این نوع پمپها مورد توجه قرار گیرد. کاویتاسیون در پمپهای سانتریفیوژ زمانی رخ می‌دهد که فشار ساخته شده توسط پمپ، فشار بخار سیال را کاهش دهد تا بخارها در سیال تشکیل شوند و حباب‌های بخار در سیال شکل بگیرند. این حباب‌های بخار با حرکت به سمت منطقه با فشار بالاتر، شکسته شده و منجر به ایجاد شوک‌های فشار قوی می‌شود. کاویتاسیون در پمپهای سانتریفیوژ ممکن است، منجر به مشکلات زیر شود:
- کاهش بهره‌وری: کاویتاسیون باعث کاهش بهره‌وری عملکرد پمپ می‌شود. زمانی که حباب‌های بخار در سیال شکل می‌گیرند و شوک‌های فشاری ایجاد می‌شود، انرژی موجود در سیستم به صورت حرارتی تلف می‌شود. این باعث کاهش بهره‌وری پمپ و افت فشار و جریان سیال خروجی می‌شود.
- سایش و خرابی قطعات: شوک‌های فشاری کاویتاسیون می‌توانند، منجر به سایش و خرابی قطعات پمپ شوند. ضربه‌های شدید به قطعات پمپ، مانند پره‌ها و لوله‌ها، می‌توانند، آنها را خراب کرده یا باعث سایش زیاد در سطح آنها شوند. این موضوع ممکن است، نیاز به تعمیرات مکرر و تعویض قطعات را به همراه داشته باشد.
- ایجاد نویز و لرزش: شوک‌های فشاری که در نتیجه کاویتاسیون ایجاد می‌شوند، می‌توانند، منجر به ایجاد نویز و لرزش در سیستم پمپ شوند. این موضوع می‌تواند، منجر به ناراحتی‌های صوتی و ارتعاشات غیرمطلوب در سیستم و سازه‌های اطراف شود.
سخن پایانی
حال که می‌دانیم کاویتاسیون چیست بهتر است در نظر داشته باشیم، کاویتاسیون در پمپهای سانتریفیوژ یک مسئله مهم است که بر طراحی و عملکرد این نوع پمپها تأثیر می‌گذارد. برای جلوگیری از کاویتاسیون، نیاز به طراحی مناسب و استفاده از روش‌های اصلاحی است. استفاده از پشتیبان‌های جریانی، بهبود شکل هندسی پمپ و استفاده از مواد مقاومت بالا می‌توانند، در کاهش کاویتاسیون مؤثر باشند.
در مورد فواید کاویتاسیون در پمپهای آب، می‌توان به تجزیه رسوبات، افزایش ترکش سیال و کاهش تغییرات فشار اشاره کرد. با ایجاد شوک‌های فشاری و حباب‌های بخار، کاویتاسیون می‌تواند، رسوبات را تجزیه کند و به عملیات پاکسازی کمک کند. همچنین، با افزایش ترکش سیال، جریان سریع‌تر و با حجم بیشتری ایجاد می‌شود و تغییرات فشار در سیستم کاهش می‌یابد.
شما عزیزان می‌توانید از طریق برقراری تماس با کارشناسان خبره آسیا پمپ ایرانیان، مشاوره‌های مفیدی را در زمینه تهیه پمپ، دریافت نمایید.
سؤالات متداول
۱. چگونه می‌توان از کاویتاسیون در پمپها جلوگیری کرد؟
از روش‌های طراحی مناسب، استفاده از پشتیبان‌های جریانی، بهبود شکل هندسی پمپ و استفاده از مواد با مقاومت بالا می‌توان، برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپها استفاده کرد.
۲. فواید کاویتاسیون چیست؟
بعضی از فواید کاویتاسیون در پمپهای آب شامل تجزیه رسوبات، افزایش ترکش سیال و کاهش تغییرات فشار می‌شود.
۳. آیا کاویتاسیون بهره‌وری پمپ را تحت تأثیر قرار می‌دهد؟
بله، کاویتاسیون می‌تواند، بهره‌وری پمپ را کاهش دهد. زیرا با ایجاد شوک‌های فشاری و سایش قطعات، انرژی مصرفی پمپ افزایش می‌یابد و بهره‌وری آن کاهش می‌یابد.
۴.آیا کاویتاسیون می‌تواند به قطعات پمپ آسیب برساند؟
بله، کاویتاسیون می‌تواند به قطعات پمپ آسیب برساند. شوک‌های فشاری که به وجود می‌آیند، می‌توانند باعث سایش و خرابی قطعات شوند.
