1, Pojav kavitacije
Ko se tlak tekočine zmanjša na tlak uparjanja pri določeni temperaturi, se v tekočini ustvarijo mehurčki. Ta pojav nastajanja mehurčkov imenujemo kavitacija. Mehurčki, ki nastanejo med kavitacijo, se pri pretakanju do visokega tlaka zmanjšajo in na koncu počijo. Pojav mehurčkov, ki zaradi dviga tlaka izginejo v tekočino, imenujemo kavitacijski kolaps.
Če med delovanjem črpalke absolutni tlak črpane tekočine na lokalnem območju (običajno na določeni točki pozneje na vstopu v lopatico rotorja) zaradi nekega razloga pade na tlak uparjanja tekočine pri tej temperaturi, začne tekočina na tem mestu uparjati, pri čemer nastaja velika količina pare in nastajajo mehurčki. Ko gre tekočina z velikim številom mehurčkov naprej skozi visoko{1}}tlačno območje znotraj propelerja, visoko{2}}tlačna tekočina okoli mehurčkov povzroči, da se mehurčki hitro skrčijo in celo počijo. Istočasno, ko se mehurček kondenzira in poči, delci tekočine napolnijo votlino z veliko hitrostjo, kar povzroči močan učinek vodnega kladiva in udari ob kovinsko površino z visoko frekvenco udarcev. Udarna napetost lahko doseže na stotine do tisoče atmosfer, frekvenca udarca pa lahko doseže desettisočkrat na sekundo. V hujših primerih lahko povzroči razpad debeline stene.
Proces ustvarjanja mehurčkov v vodni črpalki in povzročanje poškodb komponent pretoka zaradi razpoka mehurčkov se imenuje kavitacija v vodni črpalki. Ko pride do kavitacije v vodni črpalki, ne samo da poškoduje nadtokovne komponente, ampak tudi povzroča hrup in vibracije, kar vodi do zmanjšanja učinkovitosti črpalke. V hudih primerih lahko prekine pretok tekočine v črpalko in prepreči njeno pravilno delovanje.
2, Osnovna formula razmerja za kavitacijo črpalke
Pogoje za kavitacijo črpalke določata sama črpalka in sesalna naprava. Zato je treba proučevanje pogojev za kavitacijo upoštevati tako na sami črpalki kot na sesalni napravi. Osnovno razmerje med kavitacijo črpalke je
NPSHc Manjši ali enak NPSHr Manjši ali enak [NPSH] Manjši ali enak NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Začne se kavitacija črpalke
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Črpalka brez kavitacije
V formuli NPSHa - kavitacijski dodatek naprave, znan tudi kot efektivni kavitacijski dodatek, večja kot je količina, manjša je verjetnost kavitacije;
NPSHr - Dodatek kavitacije črpalke, znan tudi kot potreben dodatek kavitacije ali dinamični padec tlaka na vstopu v črpalko. Manjši kot je NPSHr, boljša je učinkovitost proti kavitaciji;
NPSHc - kritična kavitacija se nanaša na kavitacijo, ki ustreza določenemu zmanjšanju zmogljivosti črpalke;
[NPSH] - Dovoljeno odstopanje kavitacije je dovoljeno odstopanje kavitacije, ki se uporablja za določanje delovnih pogojev črpalke in se običajno vzame kot [NPSH]=(1,1-1,5) NPSHc.
3, Izračun dodatka za kavitacijo naprave
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Ukrepi za preprečevanje kavitacije
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Ukrepi za preprečevanje kavitacije so naslednji:
1. Zmanjšajte geometrijsko višino sesanja Hg (ali povečajte geometrijsko višino povratnega toka);
2. Za zmanjšanje izgube pri vdihavanju hc je mogoče povečati premer cevi, zmanjšati dolžino cevovoda, zavojev in dodatkov itd.;
3. Preprečite dolgotrajno delovanje v pogojih visokega prometa;
4. Pri enaki hitrosti in pretoku uporaba dvojne sesalne črpalke zmanjša vstopni pretok in naredi črpalko manj nagnjeno k kavitaciji;
Ko pride do kavitacije v črpalki, je treba med delovanjem zmanjšati pretok ali zmanjšati hitrost;
Stanje sesalnega bazena črpalke pomembno vpliva na kavitacijo črpalke;
7. Za črpalke, ki delujejo v težkih pogojih, je mogoče uporabiti materiale proti kavitaciji, da preprečite poškodbe zaradi kavitacije.
