1, Fenomeno della cavitazione
Quando la pressione di un liquido viene ridotta alla pressione di vaporizzazione ad una certa temperatura, nel liquido si generano bolle. Questo fenomeno di generazione di bolle è chiamato cavitazione. Le bolle generate durante la cavitazione, quando scorrono ad alta pressione, diminuiscono di volume e alla fine scoppiano. Il fenomeno della scomparsa delle bolle nel liquido a causa dell'aumento della pressione è chiamato collasso da cavitazione.
Durante il funzionamento della pompa, se la pressione assoluta del liquido pompato in un'area locale (solitamente un certo punto più avanti nell'ingresso della pala della girante) scende alla pressione di vaporizzazione del liquido a quella temperatura per qualche motivo, il liquido inizia a vaporizzare in quella posizione, producendo una grande quantità di vapore e formando bolle. Quando il liquido contenente un gran numero di bolle passa attraverso l'area ad alta-pressione all'interno della girante, il liquido ad alta-pressione attorno alle bolle fa sì che le bolle si restringano rapidamente e addirittura scoppino. Nello stesso momento in cui la bolla si condensa e si rompe, le particelle liquide riempiono la cavità ad alta velocità, generando un forte effetto colpo d'ariete e colpendo la superficie metallica con un'elevata frequenza di impatto. Lo stress da impatto può raggiungere da centinaia a migliaia di atmosfere e la frequenza dell'impatto può raggiungere decine di migliaia di volte al secondo. Nei casi più gravi, può causare la rottura dello spessore della parete.
Il processo che genera bolle nella pompa dell'acqua e provoca danni ai componenti del flusso a causa della rottura delle bolle è chiamato cavitazione nella pompa dell'acqua. Quando si verifica la cavitazione in una pompa dell'acqua, non solo danneggia i componenti di sovracorrente, ma produce anche rumore e vibrazioni, portando a una diminuzione delle prestazioni della pompa. Nei casi più gravi, può interrompere il liquido nella pompa e impedirne il corretto funzionamento.
2, Formula di relazione di base per la cavitazione della pompa
Le condizioni per la cavitazione della pompa sono determinate sia dalla pompa stessa che dal dispositivo di aspirazione. Pertanto, lo studio delle condizioni di cavitazione dovrebbe essere considerato sia dalla pompa stessa che dal dispositivo di aspirazione. La relazione fondamentale tra la cavitazione della pompa è
NPSHc Inferiore o uguale a NPSHr Inferiore o uguale a [NPSH] Inferiore o uguale a NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Inizia la cavitazione della pompa
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Pompa senza cavitazione
Nella formula, NPSHa - tolleranza di cavitazione del dispositivo, nota anche come tolleranza di cavitazione effettiva, maggiore è la quantità, minore è la probabilità di cavitazione;
NPSHr - Tolleranza di cavitazione della pompa, nota anche come tolleranza di cavitazione necessaria o caduta di pressione dinamica sull'aspirazione della pompa. Minore è l'NPSHr, migliore è la prestazione anti cavitazione;
NPSHc - tolleranza di cavitazione critica, si riferisce alla tolleranza di cavitazione corrispondente a una certa diminuzione delle prestazioni della pompa;
[NPSH] - Tolleranza di cavitazione consentita, è la tolleranza di cavitazione utilizzata per determinare le condizioni operative della pompa, solitamente considerata come [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc.
3, Calcolo del margine di cavitazione del dispositivo
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Misure per prevenire la cavitazione
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Le misure per prevenire la cavitazione sono le seguenti:
1. Ridurre l'altezza geometrica di aspirazione Hg (o aumentare l'altezza geometrica di riflusso);
2. Per ridurre la perdita di inalazione hc, è possibile aumentare il diametro del tubo, ridurre al minimo la lunghezza della tubazione, delle curve e degli accessori, ecc.;
3. Prevenire il funzionamento prolungato in condizioni di traffico intenso;
4. A parità di velocità e portata, l'utilizzo di una doppia pompa di aspirazione riduce la portata in ingresso e rende la pompa meno soggetta alla cavitazione;
Quando si verifica cavitazione nella pompa, è necessario ridurre la portata o ridurre la velocità durante il funzionamento;
Le condizioni della vasca di aspirazione della pompa hanno un impatto significativo sulla cavitazione della pompa;
7. Per le pompe che funzionano in condizioni difficili, è possibile utilizzare materiali anticavitazione per evitare danni da cavitazione.
