Przyczyny kawitacji odśrodkowej pompy niskotemperaturowej

Dec 08, 2024

Jeżeli odśrodkowa pompa niskotemperaturowa podczas pracy generuje hałas i wibracje, czemu towarzyszy spadek natężenia przepływu, wysokości podnoszenia i wydajności, a czasami nawet nie może pracować, a podczas konserwacji często okazuje się, że w pobliżu znajdują się wżery lub uszkodzenia przypominające plaster miodu krawędź wlotową ostrza. W ciężkich przypadkach może wystąpić takie zjawisko na całym ostrzu, a nawet na przebiciu ostrza, co jest spowodowane uszkodzeniami kawitacyjnymi.

Przyczyną kawitacji w odśrodkowych pompach niskotemperaturowych jest to, że pompa działa na ciecz poprzez obracający się wirnik, zwiększając energię cieczy. Podczas procesu interakcji zmienia się prędkość i ciśnienie cieczy. Zwykle wlot wirnika niskotemperaturowej pompy odśrodkowej jest miejscem o najniższym ciśnieniu. Jeżeli ciśnienie w tym obszarze jest równe lub niższe od ciśnienia parowania cieczy w tej temperaturze, duża ilość pary i gazu rozpuszczonego w cieczy ucieknie z cieczy, tworząc wiele małych pęcherzyków zmieszanych z parą i gazem. Kiedy te małe pęcherzyki przepływają wraz z cieczą do strefy wysokiego ciśnienia, powstaje różnica ciśnień na skutek ciśnienia parowania wewnątrz pęcherzyków, które jest większe niż ciśnienie parowania wokół pęcherzyków. Pod tą różnicą ciśnień pęcherzyki są ściskane i pękane, a następnie ponownie skraplane. Podczas procesu kondensacji cząstki cieczy przyspieszają ze wszystkich stron w kierunku środka bańki. W momencie kondensacji cząstki zderzają się ze sobą, wytwarzając wysokie ciśnienie lokalne. Jeśli te pęcherzyki pękną i skondensują się w pobliżu metalowej powierzchni, cząsteczki cieczy będą stale uderzać w metalową powierzchnię niczym niezliczone małe kule. Pod ciągłymi uderzeniami o wysokim ciśnieniu i częstotliwości powierzchnia metalu stopniowo ulega zniszczeniu w wyniku zmęczenia, które powszechnie określa się jako erozję. W powstałych pęcherzykach zmieszane są również aktywne gazy (takie jak tlen), które chemicznie powodują korozję metalu pod wpływem ciepła uwalnianego podczas kondensacji pęcherzyków. Połączony efekt korozji chemicznej i erozji mechanicznej przyspiesza tempo uszkodzeń metalu, znanych jako uszkodzenia kawitacyjne.

Kiedy odśrodkowa pompa niskotemperaturowa zaczyna ulegać kawitacji, obszar kawitacji jest niewielki i nie ma znaczącego wpływu na normalną pracę pompy. Nie ma również oczywistego odzwierciedlenia na krzywej wydajności pompy. Kiedy jednak kawitacja rozwinie się do pewnego stopnia, powstaje duża liczba pęcherzyków, co wpływa na normalny przepływ cieczy, a nawet powoduje przerwanie przepływu cieczy, co powoduje wibracje i hałas; Jednocześnie znacznie spadła wydajność, wysokość podnoszenia i wydajność pompy, co jest również widoczne na krzywej wydajności pompy. W poważnych przypadkach pompa nie może działać.
Aby w jak największym stopniu uniknąć kawitacji, podczas projektowania procesu ciecz powinna mieć pewien stopień przechłodzenia przed wejściem do pompy, a korpus pompy powinien być zainstalowany w niższym położeniu, aby zapewnić określoną wysokość ciśnienia statycznego na cieczy wlot. Ponadto ważne jest, aby zwracać uwagę na izolację od zimna i maksymalnie minimalizować straty zimna.