کاویتاسیون باعث ایجاد حباب در یک مایع در اثر کاهش فشار آن مایع میگردد. آب یا هر مایع دیگری، در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی میواند تبخیر میشود.
هرگاه در حین جریان مایع، فشار مایع در نقطه‌ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود،حبابهای بخار یا گازی در فاز مایع به وجود می‌آیند که به همراه مایع به نقطه‌ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می‌نمایند. در واقع به زبان ساده تر میتوان گفت هرگاه فشار مطلق محیط از فشار تبخیر مایع مربوطه کمتر شود، مایع شروع به جوشش میکند. این اتفاق در هر درجه حرارتی میتواند رخ بدهد !!
شاید برای برخی سوال باشد که تفاوت کاویتاسیون با فرایند تبخیر چیست، این تفاوت رامی توان از تعاریفی که از هر یک از آنها میشود جستجو کرد. تبخیر به صورت زیر بیان میشود:اگر تبدیل مایع به گاز ناشی از افزایش دما باشد آن را تبخیر می گوینددر حالی که تعریف تحت لفظی کاویتاسیون در زیر آمده است:
اگر تبدیل مایع به گاز ناشی از کاهش فشار باشد (فشار سیال از فشار بخار کمتر گردد) کاویتاسیون رخ میدهد.
همانطور که مشاهده میشود فرآیند تبخیر و کاویتاسیون از نظر ظاهری مشابه میباشد، ولی در ماهیت اتفاق رخ داده تفاوت عمده ای وجود دارد.
مهمترین آثار کاویتاسیون عبارتند از :
ایجاد تغیرات در هیدرو دینامیک سیال , صدمه به سطوح مرزی بین جامد و سیال و ایجاد ارتعاش . این آثار محدودیتهای قابل توجه ای را در طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات هیدرودینامیکی و هیدرولیکی به وجود می آورند .کاویتاسیون را می توان در توربین ، پمپ ، نازل ، پروانه ، یاتاقان ، افشانه ، چرخ دنده ، سد ، کانال ، سازه های دریایی و... مشاهده نمود. کنترل این اتفاق (بوجود آمدن شرایط کاویتاسون) در علوم مختلف اهمیت بسیار زیادی دارد.
صدمات حاصل از کاویتاسیون :
در علوم دریایی ، آثار مخرب کاویتاسیون بیشتر مورد توجه بوده است . کاویتاسیون باعث جدا شدن ذرات ماده از سطوح مرزی بین جامد و مایع می گردد و در نتیجه فرسایش و خوردگی شدید در هرگونه سطح در تماس با مایع ، بوجود می آید .حبابهای حاصل از کاویتاسیون ناپایدار می باشند و ایجاد و انبساط آنها بستگی به کاهش فشار مایع دارند ، لیکن به محض اینکه فشار سیال افزایش یابد ، این حبابها با سرعت زیاد منقبض شده و دچار فروپاشی می گردند و در نتیجه امواج شوک نیرومند در سیال ایجاد می شوند . این امواج ذراتی از فلز را از هرگونه سازه ای که در تماس با مایع قرار دارد ، جدا کرده و باعث خوردگی و فرسایش آن می شوند و در نتیجه با گذشت زمان ، سطوح مرزی تخریب میگردند.
همچنین پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره‌های پمپ را از بین ببرد. بنابر این باید از وجود چنین پدیده‌ای در پمپ جلوگیری کرد.
در تصاویر زیر اثر کاویتاسیون در لوله های فلزی را مشاهده میکنیم :
همانطور که مشاهده میشود عدم کنترل کاویتاسیون میتواند ضررهای زیادی به بخش های تاسیساتی در سازه های مختلف وارد کند.
ارتعاش و سرو صدا از دیگر آثار کاویتاسیون هستند . در اثر افزایش فشار و فروپاشی حباب های حاصل از کاویتاسیون ، امواج شوک باعث ایجاد غرش می گردند . انرژی آزاد شده ارتعاش شدید محیط را در پی دارد . این مسئله به ویژه در نیروی دریایی از اهمیت بیشتری برخوردار است زیرا ردگیری شناور خودی توسط دشمن آسان تر میگردد .از آنجائیکه کاویتاسیون پدیده ای ناپایدار بوده و نیروهای نوسانی در آن دخالت دارند ،چنانچه یکی از مؤلفه های فرکانسی این نوسانات با فرکانس طبیعی ، بخشی یا همه یک ابزار هیدرودینامیکی برابر گردد ، آنگاه به علت رزونانس ، ارتعاش تشدیدی بوجود می آید .
بررسی کاویتاسیون در پبمپ ها :
همانطور که گفته شد پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره‌های پمپ را از بین ببرد. بنابر این باید از وجود چنین پدیده‌ای در پمپ جلوگیری کرد، کاویتاسیون همواره با صداهای منقطع شروع شده وسپس در صورت ادامه کاهش فشار در دهانه ورودی پمپ بر شدت این صداها افزوده میگردد. صدای کاویتاسیون مخصوص ومشخص بوده و شبیه برخورد گلوله‌هایی به سطح فلزی است. همزمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش در می‌آید. در انتها این صداهای منقطع به صداهایی شدید ودائم تبدیل میگردد و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش میابد. این پدیده در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال میگردد.
در تصاویر زیر چگونگی اثر کاویتاسیون در پمپ و نتایج آن را مشاهده میکنید :
- فیلم شماره 1 - کاویتاسیون ( حجم 13.1 مگابایت )
- فیلم شماره 2 - کاویتاسیون ( حجم 11.1 مگابایت )
- فیلم شماره 3 - کاویتاسیون ( حجم 16.3 مگابایت )
- جهت دریافت فایل انواع کاویتاسیون های ممکن در پمپ ها به آدرس ایمیل زیر درخواست بدهید :
- جهت سفارش آماده سازی پاورپوینت با نام شما جهت ارائه پروژه دانشگاهی با مطالب کامل به ایمیل زیر درخواست بدهید و یا با آی دی تلگرام زیر در ارتباط باشید :
Abbaszadeh.9574@gmail.com
www.telegram.me/amir_abbas_abbaszadeh
- در نهایت انتقادات و پیشنهادات خود را جهت اصلاح این پست با من درمیان گذاشته و درمورد مطلب فوق نظر بدهید .
