1, Kavitasyon olgusu
Bir sıvının basıncı belirli bir sıcaklıkta buharlaşma basıncına düştüğünde sıvı içinde kabarcıklar oluşur. Bu kabarcık oluşturma olayına kavitasyon denir. Kavitasyon sırasında oluşan kabarcıklar, yüksek basınca akarken hacimleri azalır ve sonunda patlarlar. Basınç artışı nedeniyle sıvı içinde kabarcıkların kaybolması olayına kavitasyon çökmesi denir.
Pompanın çalışması sırasında pompalanan sıvının lokal bir bölgedeki mutlak basıncı (genellikle çark kanadı girişinde belli bir nokta sonra) herhangi bir nedenden dolayı o sıcaklıktaki sıvı buharlaşma basıncına düşerse, sıvı o bölgede buharlaşmaya başlar ve büyük miktarda buhar üreterek kabarcıklar oluşturur. Çok sayıda kabarcık içeren sıvı, pervanenin içindeki yüksek-basınç alanından ileri doğru geçtiğinde, kabarcıkların etrafındaki yüksek-basınçlı sıvı, kabarcıkların hızla büzülmesine ve hatta patlamasına neden olur. Kabarcık yoğunlaşıp patlarken aynı zamanda sıvı parçacıklar boşluğu yüksek hızda doldurarak güçlü bir su darbesi etkisi yaratır ve metal yüzeye yüksek darbe frekansıyla çarpar. Çarpma gerilimi yüzlerce ila binlerce atmosfere ulaşabilir ve darbe frekansı saniyede onbinlerce defaya ulaşabilir. Ağır vakalarda duvar kalınlığının bozulmasına neden olabilir.
Su pompasında kabarcık oluşması ve kabarcık patlaması nedeniyle akış bileşenlerinde hasara neden olması işlemine su pompasında kavitasyon denir. Su pompasında kavitasyon meydana geldikten sonra, yalnızca aşırı akım bileşenlerine zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda gürültü ve titreşim üreterek pompa performansının düşmesine neden olur. Ciddi durumlarda pompadaki sıvıyı keserek düzgün çalışmasını engelleyebilir.
2, Pompa kavitasyonu için temel ilişki formülü
Pompa kavitasyonunun koşulları hem pompanın kendisi hem de emme cihazı tarafından belirlenir. Bu nedenle kavitasyon koşullarının incelenmesi hem pompanın kendisinden hem de emme cihazından dikkate alınmalıdır. Pompa kavitasyonu arasındaki temel ilişki
NPSHc NPSHr'den küçük veya ona eşit [NPSH]'den küçük veya eşit NPSHa'dan küçük veya eşit
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Pompa kavitasyonu başlıyor
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Kavitasyonsuz pompa
Formülde, etkili kavitasyon payı olarak da bilinen NPSHa - cihaz kavitasyon payı, miktar ne kadar büyükse, kavitasyona uğrama olasılığı o kadar az olur;
NPSHr - Pompa kavitasyon payı, aynı zamanda gerekli kavitasyon payı veya pompa girişi dinamik basınç düşüşü olarak da bilinir. NPSHr ne kadar küçük olursa kavitasyon önleme performansı o kadar iyi olur;
NPSHc - kritik kavitasyon toleransı, pompa performansındaki belirli bir düşüşe karşılık gelen kavitasyon toleransını ifade eder;
[NPSH] - İzin verilen kavitasyon payı, pompanın çalışma koşullarını belirlemek için kullanılan kavitasyon payıdır ve genellikle [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc olarak alınır.
3, Cihazın kavitasyon toleransının hesaplanması
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Kavitasyonu önlemeye yönelik önlemler
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Kavitasyonu önlemek için alınacak önlemler şunlardır:
1. Geometrik emme yüksekliğini Hg azaltın (veya geometrik geri akış yüksekliğini artırın);
2. Solunum kaybını hc azaltmak için, boru çapının arttırılması, boru hattının, dirseklerin ve aksesuarların vb. uzunluğunun en aza indirilmesi için çaba gösterilebilir;
3. Yoğun trafik koşullarında uzun süreli çalışmayı önleyin;
4. Aynı hız ve akış hızında, çift emme pompasının kullanılması giriş akış hızını azaltır ve pompanın kavitasyona daha az eğilimli olmasını sağlar;
Pompada kavitasyon oluştuğunda, çalışma sırasında debi azaltılmalı veya hız azaltılmalıdır;
Pompa emme havuzunun durumu, pompa kavitasyonu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir;
7. Zorlu koşullar altında çalışan pompalarda kavitasyon hasarını önlemek amacıyla kavitasyon önleyici malzemeler kullanılabilir.
