1, Kavitaatioilmiö
Kun nesteen paine lasketaan höyrystymispaineeseen tietyssä lämpötilassa, nesteeseen muodostuu kuplia. Tätä kuplien muodostumisilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Kavitaation aikana syntyneet kuplat, kun ne virtaavat korkeaan paineeseen, pienentävät tilavuutta ja lopulta räjähtävät. Ilmiötä, jossa kuplat katoavat nesteeseen paineen nousun seurauksena, kutsutaan kavitaatiokollapsiksi.
Jos pumpun käytön aikana pumpattavan nesteen absoluuttinen paine paikallisella alueella (yleensä tietyssä pisteessä juoksupyörän lavan sisääntuloaukossa) jostain syystä laskee nesteen höyrystymispaineeseen kyseisessä lämpötilassa, neste alkaa höyrystyä kyseisessä paikassa, jolloin muodostuu suuri määrä höyryä ja muodostuu kuplia. Kun neste, joka sisältää suuren määrän kuplia, kulkee eteenpäin juoksupyörän sisällä olevan korkeapaineisen-painealueen läpi, kuplien ympärillä oleva korkeapaineinen-neste saa kuplat kutistumaan nopeasti ja jopa puhkeamaan. Samaan aikaan kun kupla tiivistyy ja repeytyy, nestehiukkaset täyttävät ontelon suurella nopeudella luoden vahvan vesivasaraefektin ja iskevät metallipintaan suurella iskutaajuudella. Iskujännitys voi olla satoja tuhansia ilmakehyksiä ja iskutaajuus voi olla kymmeniä tuhansia kertoja sekunnissa. Vakavissa tapauksissa se voi aiheuttaa seinämän paksuuden hajoamisen.
Prosessia, jossa syntyy kuplia vesipumpussa ja vaurioittaa virtauskomponentteja kuplan repeämisen vuoksi, kutsutaan vesipumpun kavitaatioksi. Kun kavitaatio tapahtuu vesipumpussa, se ei vain vahingoita ylivirtakomponentteja, vaan myös tuottaa melua ja tärinää, mikä johtaa pumpun suorituskyvyn heikkenemiseen. Vakavissa tapauksissa se voi keskeyttää nesteen pumpun pumpussa ja estää sitä toimimasta kunnolla.
2, Perussuhdekaava pumpun kavitaatiolle
Pumpun kavitaatioolosuhteet määrittävät sekä itse pumppu että imulaite. Siksi kavitaatioolosuhteiden tutkimista tulee harkita sekä itse pumpusta että imulaitteesta. Pumpun kavitaation perussuhde on
NPSHc Pienempi tai yhtä suuri kuin NPSHr Pienempi tai yhtä suuri kuin [NPSH] Pienempi tai yhtä suuri kuin NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Pumpun kavitaatio alkaa
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Pumppu ilman kavitaatiota
Kaavassa NPSHa - laitteen kavitaatiovara, joka tunnetaan myös nimellä tehokas kavitaatiovara, mitä suurempi määrä, sitä vähemmän todennäköistä on kavitaatio;
NPSHr - Pumpun kavitaatiovara, joka tunnetaan myös välttämättömänä kavitaatiovarana tai pumpun tuloaukon dynaamisena painehäviönä. Mitä pienempi NPSHr, sitä parempi kavitaatiosuorituskyky;
NPSHc - kriittinen kavitaatiovara, tarkoittaa kavitaatiovaraa, joka vastaa tiettyä pumpun suorituskyvyn laskua;
[NPSH] - Sallittu kavitaatiovara, on kavitaatiovara, jota käytetään määrittämään pumpun käyttöolosuhteet, yleensä [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc.
3, Laitteen kavitaatiovaran laskenta
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Toimenpiteet kavitaation estämiseksi
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Toimenpiteet kavitaation estämiseksi ovat seuraavat:
1. Pienennä geometrista imukorkeutta Hg (tai lisää geometristä takaisinvirtauksen korkeutta);
2. Hengityshäviön hc vähentämiseksi voidaan pyrkiä lisäämään putken halkaisijaa, minimoimaan putkilinjan pituutta, mutkia ja lisävarusteita jne.;
3. Estä pitkäaikainen käyttö vilkkaassa liikenteessä;
4. Samalla nopeudella ja virtausnopeudella kaksoisimupumpun käyttö vähentää tulovirtausta ja tekee pumpusta vähemmän alttiin kavitaatiolle;
Kun pumpussa tapahtuu kavitaatiota, virtausnopeutta tai nopeutta tulee pienentää käytön aikana;
Pumpun imualtaan tilalla on merkittävä vaikutus pumpun kavitaatioon;
7. Ankarissa olosuhteissa toimiville pumpuille voidaan käyttää kavitaatiota estäviä materiaaleja kavitaatiovaurioiden välttämiseksi.
