0
04136674922

آشنایی با مفهوم NPSH و کاویتاسیون در پمپ ها

پمپ ها ماشین های شگفت انگیزی هستند که کار فوق العاده ای انجام می دهند، سیال را حرکت داده و فشار آن را افزایش می دهند، در حالی که سیال به صورت مایع بوده و در پمپ نیز به حالت مایع باقی می ماند. هرگونه گاز یا بخار که در هنگام عبور سیال از پمپ به وجود آید باعث کاهش عملکرد هیدرولیکی شده و امکان دارد به تخریب فیزیکی پمپ منجر شود. اما چگونه گاز و بخار در سیال مورد پمپاژ به وجود می آید و مهم تر از آن، چگونه می توان از این پدیده اجتناب کرد؟ 

 

NPSH و کاویتاسیون – رویکرد کلاسیک

 

اگر فشار سیال خالصی مانند آب در دمای ثابت به حد کافی کاهش یابد، بخار شده یا به جوش می آید. فشاری که سیال در آن تبخیر می شود فشار بخار نامیده می شود. برای مثال اگر آب تحت خلاء ۷۰ سانتیمتر جیوه قرار گیرد در ۳۷ درجه سانتیگراد جوش می آید. اگر تبخیر درون پمپ روی دهد، کاویتاسیون نامیده می شود. در پمپ گریز از مرکز فشار سیال در فاصله ای که از فلنج مکش وارد شیپوره مکش و پروانه می شود، کاهش می یابد. مقدار کاهش فشار تابع عوامل متعددی است که شامل ابعاد پمپ، سرعت دوران و اتلاف حاصل از اصطکاک و شوک هیدرولیکی و شدت جریان سیال و غیره است.

به هر صورت اگر فشار داخل پمپ در هر منطقه ای به کمتر از فشار بخار مایع مورد پمپاژ نزول کند تبخیر و در نتیجه کاویتاسیون روی خواهد داد. 

لازم است منحنی حداقل فشار (که معمولاً بر اساس ارتفاع اندازه گیری شده در فلنج مکش بیان می شود) در مقابل مقدار جریان سیال رسم شود تا بتوان از تبخیر در پمپ جلوگیری کرد. این منحنی را می توان برای هر ترکیب پمپ – پروانه به دست آورد. حداقل ارتفاع لازم برای هر شدت جریان مشخص را ارتفاع مکش مثبت خالص لازم (NPSHr) می نامند. 

در یک سیستم پمپاژ، اختلاف بین فشار واقعی یا ارتفاع سیال موجود (اندازه گیری شده در فلج مکش) و فشار بخار سیال را ارتفاع مکش مثبت خالص موجود (NPSHa) می نامند. اگر NPSHa برابر یا بزرگ تر از NPSHr باشد، پمپ دچار کاویتاسیون نخواهد شد. به این ترتیب هنگامی که NPSHa کمتر از NPSHr باشد کاویتاسیون رخ خواهد داد (شکل زیر). 

 

کاویتاسیون کلاسیک

 

زمانی که کاویتاسیون روی دهد، حباب های بخار در ناحیه کم فشار، در ورودی پروانه، شروع به تشکیل می کنند. سپس حباب ها زیاد شده و در امتداد لبه های پره به طرف خارج جریان می یابند. 

نزدیک نوک پره علی رغم افت ها، فشار مجدداً بیشتر از فشار بخار سیال خواهد بود که منجر به ترکیدن حباب ها می شود. هنگامی که حباب ها می ترکند انرژی آزاد شده، که تحت عنوان گرمای نهان تبخیر شناخته می شود، باعث ایجاد نوفه (noise) شده و ممکن است به سرعت پروانه را تخریب کند. بسته به شدت کاویتاسیون افت مشخصات هیدرولیکی پمپ ممکن است قابل توجه باشد.

 

آزمایش NPSH 

 

NPSHr یک پمپ در آبدهی ها و سرعت های مختلف معمولاً بر اساس آزمایشاتی که طبق روش های موجود در استانداردهای معتبر انجام می شود به دست می آید. آزمایش می تواند هم از طریق تغییرات شیر فلکه و یا به روش مخزن خلاء انجام گیرد. در روش تغییرات شیرفلکه، یک شیرفلکه در مسیر مکش پمپ نصب شده و با ایجاد اختناق باعث کاهش فشار مکش می شود که منجر به ایجاد شرایط مختلف NPSHa می شود.

جایگزینی برای روش تغییرات شیر فلکه، ایجاد خلاء در طرف مکش پمپ است. این کار با استفاده از یک مخزن ذخیره انجام می شود که در آن فشار روی سیال با استفاده از یک اجکتور یا پمپ خلا کاهش می یابد. روشی که معمولاً برای آزمایش NPSHr انجام می شود عبارتست از برقرار کردن NPSHa ثابت و سپس تغییر آبدهی پمپ توسط شیر کنترل در خروجی پمپ تا هنگامی که مقدار از پیش تعیین شده ای (معمولاً ۳ درصد) افت در منحنی مشخصه خروجی پمپ مشاهده شود. یک روش دیگر ثابت نگه داشتن ظرفیت پمپ و کاهش NPSHa از طريق اختناق یا تغییر میزان خلا در مکش پمپ است.

هدف تمام روش های آزمایش تعیین مقادیر NPSH در آبدهی های مختلف برای مجموعه پروانه و محفظه و رسم منحنی NPSHr در مقابل آبدهی می باشد. به هر حال صرف نظر از روش آزمایش در هر مورد برای تعیین NPSHr نخست باید انحراف در منحنی مشخصه خروجی پمپ ظاهر شود. به این ترتیب لازم می آید پیش از آنکه افت در مشخصه مشاهده شود در دبی مورد نظر کاویتاسیون رخ داده باشد. 

 

این نوشته در حال تکمیل است ….

ارسال دیدگاه