کاویتاسیون عاملی مخرب برای پایپینگ

سیالات مایع مانند آب با توجه به دما و فشار در حالت های مختلفی از جمله بخار ( گاز ) و جامد ( یخ ) قرار بگیرند ، حال در نظر بگیرید که سیال در حال حرکت در دو فاز مایع و بخار قرار بگیرد و به صورت مختلط حرکت کند که می تواند موجب آسیب رسیدن به برخی از اقلام پایپینگی شود.

 

کاویتاسیون چیست ؟

به زبان خیلی ساده بخواهیم بگوییم که کاویتاسیون زمانی رخ می دهد که حباب های گازی شکل درون مایع حرکت داشته باشند و به صورت مثال آب همراه با بخار درون لوله و اتصالات حرکت کند ، در این صورت پدیده کاویتاسیون یا حباب زایی رخ می دهد که موجب آسیب سیستم لوله کشی خواهد شد .

اما از نظر فنی و مهندسی به این عامل مخرب سیستم پایپینگ نگاه کنیم 

هنگامی که فشار سیال دچار افت ناگهانی شود و این فشار به فشار بخار سیال نزدیک می شود می بایست منتظر پدیده کاویتاسیون باشیم . در این صورت ذرات گازی شکل درون سیال به وجود می آیند که همراه سیال حرکت می کنند ، ذرات گاز در حال حرکت همراه با مایع به ناحیه های پرفشاری می رسند که موجب ترکیدن حباب های گازی شکل می شود .
ترکیدن این حباب های گازی موجب ایجاد ارتعاش و لرزش در سیستم می شود که بروز چنین موردی را با نام پدیده کاویتاسیون یا حباب زایی می شناسیم .

دلایل ایجاد کاویتاسیون

1- افت فشار : همانطور که توضیح دادیم یکی از عواملی که باعث ایجاد کاویتاسیون می شود ، افت فشار سیال می باشد که هنگام مکش سیال در پمپ این اتفاق بسیار رخ می دهد .
2- افزایش دما : با افزایش دما ، سیال به نقطه بخار خود نزدیک تر می شود و موجب ایجاد حباب های گاز می شود که در نهایت منجر به پدیده کاویتاسیون می شود .
3- ورتکس و یا بازچرخش در دهانه مکش : به دلیل نابیوسته شدن جریان سیال در دهانه مکش این اتفاق رخ می دهد که منجر به ایجاد پدیده کاویتاسیون می شود .
4- وجود یک مانع در سر راه مکش سیال
5- وجود زانویی در نزدیکی راه مکش
6- پمپ بزرگتر از ظرفیت نصب شده باشد

راه های پیشگیری از پدیده کاویتاسیون

بالا بردن فشار ساکشن
پایین آوردن فشار تبخیر سیال

افزایش NPSH
کاویتاسیون در لوله ها ، شیرآلات و پمپ ها رخ می دهد که در پمپ ها در دو محل ورودی یا مکش و یا در نزدیکی پروانه های پمپ رخ می دهد . کاویتاسیون در پره های پمپ بسیار رایج می باشد که دلیل آن بالا بودن فشار در این ناحیه می باشد که به واسطه چرخش سیال در این نقطه باعث ترکیدن حباب های بخار می شود .

اثرات مخرب کاویتاسیون

1- پمپ
کاویتاسیون باعث ایجاد ارتعاش و لرزش می شود که در پمپ و در نزدیکی پره های پمپ باعث ایجاد ارتعاش و لرزش های شدید در پمپ می شود که این ارتعاش باعث ایجاد صداهای نسبتا زیادی از پمپ می شود که باعث ایجاد آزار و اذیت می شود و همچنین باعث خوردگی پره های پمپ می شود که می تواند باعث کوتا شدن عمر مفید پمپ و کاهش راندمان آن شود .
2- شیرآلات
به طور مثال شیر پروانه ای را در نظر بگیرید که در حالت نیمه باز می باشد و سرعت سیال عبور بالا می باشد ، در این صورت اغتشاش جریان باعث به وجود آمدن پدیده کاویتاسیون می شود که باعث ایجاد ارتعاش و لرزش و همچنین خوردگی دهانه شیرآلات می شود .