مقالات

کاویتاسیون چیست؟

کاویتاسیون چیست

پیش از این در مقالات ” هیدرولیک چیست و اساس کار یک سیستم هیدرولیکی چگونه است ” و ” معرفی کامل اجزای سیستم هیدرولیکی ” به معرفی اصول هیدرولیک و اجزای سازنده آن ها و همچنین عملکرد هر کدام از اجزا پرداخته ایم. در این مقاله به کاویتاسیون که از مهمترین مشکلات در سیستم های هیدرولیک است و میتواند سبب خرابی و اختلال در عملکرد این سیستم ها گردد، پرداخته ایم. ایجاد حباب در یک سیال که به دلایل مختلف رخ می‌دهد کاویتاسیون نام دارد. یکی از مشکلاتی که در پمپ‌ها از جمله پمپ هیدرولیک به وجود می‌آید نیز کاویتاسیون است. این پدیده در پمپ‌ها اثرات مخربی دارد و اگر از سمت یک پمپ صداهای عجیب و غریبی می‌شنوید یعنی در آن حباب‌هایی شکل گرفته که باعث می‌شود به پمپ‌ آسیب وارد شود. به طور کلی پدیده کاویتاسیون در پمپ به معنای تشکیل حباب‌ها در اطراف پروانه پمپ بوده و باید نسبت به تعمیر پمپ اقدام کرد. ما در این مطلب قصد داریم اطلاعاتی درباره کاویتاسیون در اختیار شما قرار دهیم. اگر می‌خواهید با پدیده کاویتاسیون و دلایل ایجاد چنین پدیده‌ای آشنا شوید با ما همراه باشید.

با کاویتاسیون بیشتر آشنا شوید

زمانی که کاهش فشار در یک سیال باعث ایجاد حباب در آن شود می‌گویند که پدیده کاویتاسیون رخ داده است. این پدیده در ‌پمپ‌های سانتریفیوژ و سرریز سدها بسیار زیاد رخ می‌دهد. به دلیل اختلاف فشاری که در سیال رخ می‌دهد حباب‌هایی در آن تشکیل شوند. این شرایط باعث می‌شود که یک سیال که در حالت عادی در یک دمای مشخص شکل گازی پیدا می‌کند، در حالت کاویتاسیون در دمای پایین‌تر به شکل گاز در آید. ترکیدن حباب‌ها منجر به یک انفجار و ایجاد قشار می‌شوند که می‌توانند اثرات مثبت و یا منفی داشته باشند. برخی از حیوانات دریایی مانند میگو برای شکار طعمه خود از این پدیده استفاده می‌کنند.

ایجاد کاویتاسیون در پمپ چگونه است؟

زمانی که حباب‌ها اطراف پروانه پمپ تجمع پیدا می‌کنند ‌کاویتاسیون رخ می‌دهد. با توجه به اینکه یک سیال با چه ویسکوزیته‌ای در داخل یک پمپ حرکت می‌کند این پدیده ممکن است رخ دهد. تشکیل حباب‌های کوچک در یک سیال باعث می‌شود که موج با انرژی بسیار بالایی با ترکیدن حباب‌ها در داخل آن ایجاد شود. این موج که به انفجار حباب‌های کاویتاسیون مشهور است باعث امواج ضربه‌ای شده و به پروانه و سایر اجزای پمپ آسیب زیادی وارد می‌کند. در بیشتر مواقع فرسایش قسمت‌های گوناگون پمپ به دلیل ایجاد همچین فرایندی است. سر و صدایی که از پمپ شنیده می‌شود به دلیل ترکیدن حباب‌هایی است که داخل آن وجود دارند.

دلایل ایجاد کاویتاسیون در پمپ

شاید برای شما همین سوال پیش آید که کاویتاسیون چگونه رخ می‌دهد؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم چندین دلیل برای ایجاد چنین فرایندی در پمپ‌ها وجود دارد که از آنها می‌توان به خراب شدن پروانه پمپ اشاره کرد. لرزش شدید و کاهش جریان سیال نیز باعث ایجاد حباب در آن می‌شود. از دلایل دیگر ایجاد چنین فرایندی می‌توان به اعمال جریان برق بالاتر از نیاز پمپ و افزایش دمای آن اشاره کرد. اگر سرعت سیال در پمپ بسیار زیاد شود این پدیده در آن رخ می‌دهد که باعث آسیب جدی به پروانه پمپ خواهد شد. پدیده کاویتاسیون کاربرد وسیعی در صنایع مختلف نیز دارد اگرچه این پدیده به عنوان یک پدیده مخرب شناخته می‌شود اما می‌توان از آن برای استفاده‌های مثبت زیادی هم کرد.

بیشتر بخوانید   کاربرد های پمپ هیدرولیک

کاربرد کاویتاسیون در صنایع مختلف

از پدیده کاویتاسیون می‌توان در موارد مثبت برای صنایع استفاده کرد. این پدیده به صورت فراصوت در صنعت پزشکی برای از بین بردن سنگ کلیه نیز مناسب است. برای درمان برخی از سرطان‌ها می‌توان از این پدیده کمک گرفت. با استفاده از پدیده کاویتاسیون می‌توان بافت‌های مخربی که در بدن انسان وجود دارند و به دلیل بیماری‌های گوناگون ایجاد شده‌اند را به طور کامل از بین برد. از کاربردهای مثبت این پدیده می‌توان به همگن‌سازی در تولید شیر هم اشاره کرد. این پدیده برای تصفیه آب و استفاده در صنایع دریایی نیز برای افزایش سرعت دستگاه‌های زیردریایی مناسب است.

مراحل شکل‌گیری پدیده کاویتاسیون

پدیده کاویتاسیون در دو مرحله ایجاد می‌شود. مرحله اول تشکیل حباب در مایع است. زمانی که یک جسم با سرعت بسیار بالایی در یک سیال حرکت می‌کند به دلیل برخورد آن با ذرات سیال، تغییرات زیادی در فشار آن به وجود می‌آورد که در اثر این تغییرات حباب‌های زیادی تشکیل می‌شوند. در این حالت فشار سیال کاهش پیدا می‌کند و مایع سیال وارد حالت اشباع خود می‌شود.

 مرحله دوم کاویتاسیون با نام تخریب در اثر از بین رفتن حباب شناخته می‌شود. زمانی که فشار سیال افزایش پیدا می‌کند باعث ترکیدن حباب‌ها و نابودی آنها خواهد شد. پس از اینکه حباب‌ها تشکیل می‌شوند با گذشت زمان پیوستگی این حباب‌ها از بین رفته و آنها در اثر برخورد با یکدیگر دچار ترکیدگی می‌شوند. از آنجایی که این دو مرحله پشت سر هم تکرار می‌شوند باعث تخریب ذرات اطراف خود خواهند شد.

انواع کاویتاسیون در پمپ

کاویتاسیون در پمپ‌ها در ۵ نوع مختلف خود تشکیل می‌شوند. از انواع آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

کاویتاسیون تبخیری

رایج‌ترین نوع کاویتاسیون پدیده کاویتاسیون تبخیری نام دارد. در این نوع کاویتاسیون مکش مطلقاً به سمت سیستم پمپ انجام می‌شود. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون باید مقدار مطلق مکش مثبت پمپ را افزایش داد.

کاویتاسیون گردابی

از دیگر انواع کاویتاسیون که در پمپ‌ها رخ می‌دهد کابیتاسیون گردابی است. در صورتی که قسمت‌هایی از سیستم پمپ دچار آسیب شده باشند و جریان‌های گردابی در آن ایجاد شوند این اختلاف فشار باعث فرسایش قطعات آن خواهد شد.

سندرم پره

زمانی که پروانه مورد استفاده در پمپ‌ها قطب بسیار زیادی داشته باشد و یا محفظه آن پوشش ضخیمی داشته باشد این نوع کاویتاسیون رخ می‌دهد. در این شرایط فضای مورد نیاز سیال کاهش پیدا می‌کند و سیال نمی‌تواند با سرعت مناسبی حرکت کرده و حباب‌های زیادی در آن ایجاد خواهند شد.

گردش مجدد داخلی یا کاویتاسیون تخلیه

زمانی که نیروی خروجی پمپ زیاد باشد کاویتاسیون تخلیه ایجاد می‌شود. با افزایش نیروی خروجی پمپ فشار خروجی زیاد می‌شود و جریان سیال افزایش پیدا می‌کند که باعث ایجاد حباب‌های زیادی در آن می‌شود. فروپاشی حباب‌ها در این فرایند باعث ایجاد امواج بسیار قوی و ضربات شدید به پمپ‌ها و نوک پروانه‌ها می‌شود. از دلایل ایجاد این کاویتاسیون می‌توان به انسداد در داخل لوله‌ها در سمت خروج اشاره کرد. گرفتگی فیلتر‌ها و صافی‌ها و مشکلات لوله‌کشی هم از دیگر دلایل این پدیده هستند.

بیشتر بخوانید   شیر یکطرفه هیدرولیک چیست؟

کاویتاسیون مکش هوا

از انواع دیگر کاویتاسیون که در پمپ‌ها رخ می‌دهد می‌توان به کاویتاسیون مکش هوا هم اشاره کرد. اگر هوا به هر دلیلی از طریق دریچه‌ها به داخل پمپ وارد شود در این شرایط فشار کمی در داخل پمپ به وجود می‌آید. در این شرایط جریان مایع در پمپ کافی نیست و باعث می‌شود که حباب‌هایی در آن ایجاد شوند. اگر در کاویتاسیون مکش هوا، پروانه پمپ دچار آسیب شود به تکه‌های بزرگ و کوچک تقسیم خواهد شد. از دلایل ایجاد چنین پدیده‌ای می‌توان به گرفتگی فیلترها و صافی‌ها، انسداد داخل لوله، مشکلات لوله کشی و مکش ضعیف اشاره کرد.

نشانه‌های کاویتاسیون

زمانی که این پدیده در پمپ رخ می‌دهد با نشانه‌هایی همراه خواهد شد. از علائم نشان دهنده پدیده کاویتاسیون در پمپ‌ها می‌توان به ایجاد سر و صداهای مختلف از آن اشاره کرد. از نشانه‌های دیگر می‌توان به کاهش جریان خروجی و خرابی یاتاقان یا آب‌بندی آن هم اشاره کرد. افزایش ناگهانی انرژی مصرفی و تخریب یا فرسایش پروانه هم از دیگر دلایل این پدیده هستند. اگر با ارتعاشات ناگهانی پمپ روبرو شدید یعنی کاویتاسیون در آن رخ داده و باید از آن استفاده نشود. روش‌های مختلفی نیز برای پیشگیری از این پدیده وجود دارند که می‌توان با استفاده از آنها از ایجاد فرسودگی قطعات مختلف پمپ جلوگیری کرد.

پیشگیری از کاویتاسیون در پمپ

برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. بازرسی منظم از پمپ در بازه‌های زمانی نزدیک به یکدیگر باعث می‌شود که کاویتاسیون تبخیری در پمپ ایجاد نشود. برای پیشگیری از کاویتاسیون باید سرعت موتور را کاهش داد و از یک القا کننده پروانه استفاده کرد. برای کاهش این پدیده می‌توان از یک بوستر پمپ هم استفاده کرد و در صورت امکان دمای پمپ و سیال را کاهش داد. اگر سطح مایع در اطراف ناحیه مکش در پمپ افزایش پیدا کند باعث جلوگیری از این پدیده می‌شود.

 با افزایش قطر چشم پروانه می‌توان از کاویتاسیون جلوگیری کرد. از آنجایی که یک پمپ از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود باید از آسیب رسیدن به قطعات آن جلوگیری شود و از قطعاتی بسیار مرغوب در تولید آن استفاده کرد. اگر می‌خواهید از کاویتاسیون آشفتگی جلوگیری کنید باید قطعات آسیب دیده را تعویض و یا تعمیر کنید. برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون سندروم پره می‌توان فضای خالی بین پروانه و محفظه آن را افزایش داد. بررسی کردن شیر تخلیه هم اهمیت دارد. با اهمیت دادن به چنین مواردی که برای شما ذکر کردیم می‌توان از ایجاد پدیده کاویتاسیون جلوگیری کرد و هزینه‌های تعمیر پمپ‌ها را نیز کاهش داد.

سخن پایانی

همانطور که در این مطلب توضیح دادیم در انواع پمپ و سدهای آبریز پدیده‌ای رخ می‌دهد که به آن کاویتاسیون می‌گویند. کاویتاسیون به معنای ایجاد حباب در یک سیال است که به دلیل ایجاد اختلاف فشار در آن رخ می‌دهد. اگرچه پدیده کاویتاسیون در پمپ‌ها اثرات مخربی دارد و به پروانه و قطعات دیگر آن آسیب وارد می‌کند اما می‌توان از این پدیده در صنایع مختلف با هدف‌های مثبت نیز استفاده کرد. اگر می‌خواهید بدانید که عدد کاویتاسیون چیست می‌توانید با مجموعه صنعت هیدرولیک تماس بگیرید تا همکاران ما مشاوره و اطلاعات لازم را در اختیار شما قرار دهند.

بازگشت به لیست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

چهار − 2 =