کاویتاسیون چیست؟
کاویتاسیون چیست؟
کاویتاسیون فرایندی است که در آن فشار از روی مایعی با فشار بالاتر برداشته می‌شود و حباب‌های بخار تشکیل می‌گردد ن فرایند ممکن است در کلیه سیستم‌های توربو ماشین‌های هیدرولیکی مانند توربین‌ها و انواع پمپ‌ها اتفاق بیفتد و علاوه بر کاهش راندمان عمر سیستم را کاهش می‌دهد.
در این مقاله گروه فنی مهندسی آدر صنعت به بررسی چند جانبه پدیده کاویتاسیون کرده است. از طرفی شما می توانید علاوه بر مطالعه این مقاله به فراگیری چگونگی تحلیل و بررسی این پدیده در نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت با عنوان “کاویتاسیون در انسیس فلوئنت” بپردازید. همچنین جهت مشاهده و بررسی مقالات بیشتر می توانید به درگاه Science_direct بپردازید.
پدیده کاویتاسیون:
امروزه با پیشرفت صنعت و تجهیزات نیروگاهی و پالایشگاهی و پتروشیمی مسائلی همچون کاویتاسیون بیشتر شده و تحقیقاتی جهت رفع این مشکل صورت گرفته است پدیده کاویتاسیون مانند پدیده جوشش نمی‌باشد زیرا جوشش زمانی اتفاق می‌افتد که کل سیال حرارت را از یک جسمی مانند منبع حرارتی دریافت می‌کند و شروع به جوشش می‌کند اما در کاویتاسیون قسمتی از مایع شروع به جوشش می‌کند بدون آنکه حرارتی دریافت کند.
کاویتاسیون در پمپ:
یکی از انواع کاویتاسیون در پمپ‌ها اتفاق می‌افتد زمانی که فشار ورودی پمپ کاهش می‌یابد کاویتاسیون در نوک پره‌ها تولید می‌شود زمانی که لبه حمله پره به نوک پره می‌رسد گردابه نوک یا vortex cavitation اتفاق می‌افتد.
انواع کاویتاسیون چیست؟
حال اگر این حباب‌هایی که بر اساس کاویتاسیون به وجود می‌آید با یکدیگر ترکیب شوند حباب‌های بزرگ‌تری را ایجاد می‌کند که در سطح مکش پره ها می‌باشد به این نوع کاویتاسیون ،کاویتاسیون چسبیده می‌گویند حال اگر این حباب‌هایی که از روی سطوح پره ها در حال خارج شدن به سمت خطوط انتقال سیال باشند حرکت کنند با سیال پرفشار مایع برخورد می‌کنند و شروع به ترکیدن می‌کنند که باعث تخریب روی سطوح خارجی پره های پمپ می‌گردند
حال اگر حباب‌هایی که بر اساس پدیده کاویتاسیون ایجاد می‌شوند حباب‌های بزرگ و طویلی باشد سبب جریان برگشتی در پمپ می‌گردد که این جریان بسیار خطرناک است و حتی ممکن است در قسمت بالا دست پمپ این جریان برگردد و سبب ایجاد خلل و مشکل در جریان سیال در خطوط انتقال مایع گردد
علائم شناسایی کاویتاسیون چیست؟
کاویتاسیون سبب ایجاد تولید سر و صدا و لرزش و ارتعاشات ر سیال می‌کند بهترین راه حل جهت کاهش پدیده کاویتاسیون در پمپ فزایش فشار سیال ورودی به پمپ می‌باشد جهت انجام دادن این کار می‌توان سطح تانک تغذیه را بالاتر از پمپ برد و یا پمپ را در درون یک چاهی گذاشت و تانک تغذیه را روی زمین گذاشت
نشانه‌های پدیده کابیتاسیون عبارتند از ایجاد سر و صدا و یا لرزش همچنین کاهش جریان سیال خروجی و یا خرابی یاتاقان‌های پمپ و یا افزایش برق مصرفی و یا جریان الکتروموتور پمپ و یا فرسایش پروانه پمپ می‌باشد
راه کارهای کاهش کاویتاسیون چیست؟
روش دیگر جهت کاهش پدیده کاپیتاسیون در پمپ این می‌باشد که می‌توان افت فشار در لوله کاهش داد به همین جهت قطر لوله ورودی به پمپ با قطر لوله انتقال سیال تا حد امکان باید یکی باشد و همچنین تعداد اتصالات و تجهیزاتی که از تانک تغذیه تا پمپ می‌باشد را کاهش دهیم
همچنین جهت کاهش کاویتاسیون در صنعت از مکمل‌های خنک کننده کاهش دمای سیال ورودی به پمپ به جهت جلوگیری از جوشیدن سیال در فشار پایین‌تر از فشار طراحی استفاده می‌کنند.
راهکارهای کاهش کاویتاسیون که در بالا بیان گردید ین می‌توان در پمپ‌ها یک بوستر پمپ هم اضافه نمود به این صورت که فشار ورودی به پمپ اصلی را افزایش می‌دهد و سبب کاهش پدیده کاویتاسیون می‌گردد
همچنین ی‌توان قطر پروانه پمپ را افزایش داد همچنین لقی بین پروانه و بدنه پمپ نباید تر از ۴ درصد قطر پروانه باشد زیرا سبب افت فشار بیشتر می‌شود و پدیده کابیتاسیون ایجاد می‌گردد
عوامل بسیار موثری که در کاوتاسیون می‌تواند اثر بگذارد فشار بخار سیال می‌باشد که هرچه مایعات با فشار بخار بالاتر استفاده گردد کمتر در معرض کاویتاسیون قرار می‌گیرند
از طرفی هرچه ویسکوزیته سیال بالاتر باشد کمتر در معرض کاویتاسیون قرار می‌گیرد
کاربردهای کاویتاسیون در صنعت:
علاوه بر مسائلی که در مورد کاویتاسیون بیان شد کاویتاسیون کاربرد هم در صنعت دارد به طرز مثال در علم پزشکی برای از بین بردن سرطان و همچنین شکستن سنگ کلیه با استفاده از جریان فراسو استفاده می‌گردد و همچنین در صنعت برای جلوگیری از تشکیل چربی روی شیر استفاده می‌کردد
از طرفی جهت صفیه آب برای از بین بردن اجزای مضر آب از کاویتاسیون استفاده می‌کردند
عوامل افزایش کاویتاسیون در پمپ:
همچنین یکی از عوامل ایجاد پدیده کاویتاسیون افزایش دمای سیال ورودی به پمپ می‌باشد و از طرفی اگر پمپ در فشار کاری طراحی شده استفاده نگردد و خارج از منحنی کاری باشد سبب ایجاد پدیده کاپیتاسیون می‌گردد.
تفاوت ضربه قوچ با کاویتاسیون چیست؟
در بعضی از موارد پدیده کاویتاسیون را با ضربه قوچ اشتباه می‌گیرند پدیده ضربه قوش به علت افزایش ناگهانی شار سیال می‌باشد که درون لوله ایجاد می‌گردد اما اگر فشار از روی سیال برداشته شود سبب تولید کاویتاسیون و به تبع آن تولید حباب و سر و صدا می‌گردد.
چگونگی اندازه گیری کاویتاسیون:
برای اندازه‌گیری میزان کاویتاسیون می‌توان با دستگاه‌های آنالایزر آکوستیک و یا آنالایزر ارتعاشات و یا پایش فشار و دبی سیال و یا حتی می‌توان با بازرسی بصری استفاده نمود
امروز استفاده از تحلیل‌ها و شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی رونق بیشتری گرفته از این رو جهت اندازه‌گیری کاویتاسیون و میزان و شدت آن امروزه قبل از ساخت پمپ هندسه آن در نرم افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی مدل سازی و شبیه سازی می‌گردد از این رو کاویتاسیون در هر جای پمپ که باشد نشان می‌دهد.
پدیده کاویتاسیون در کشتی:
پدیده کاویتاسیون فقط در پمپ‌ها وجود ندارد بلکه در پره‌های توربین و یا پره‌های موتور پیشران در کشتی‌ها وجود دارد هنگامی که در حال حرکت می‌باشد و پدیده کاویتاسیون به وجود می‌آید مایع اطراف پر وارد دمای اشباع خود می‌گردد و سبب تولید حباب در اطراف پره‌های موتور می‌گردد همین امر سبب کاهش عملکرد موتور و سبب کاهش عملکرد پره و موتور کشتی می‌گردد و پیشرانی کشتی را کاهش می‌دهد.
از بین رفتن حباب‌ها پشت پره‌های موتور پیشران چه اثراتی را می‌تواند داشته باشد پس از نابودی حباب‌ها سیالات پیرامون تیغه موتور برای حفظ جریان یکنواخت به محلی که دچار حباب شده حرکت می‌آورد و قسمت پرفشاری از مایع را به وجود می‌آورد که همین امر سبب کاهش عملکرد موتور می‌گردد.
دیدگاهتان را بنویسید