Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Kawitacja – lekceważone zjawisko

Kawitacja wokół śruby
Kawitacja wokół śruby
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kawitacja

Kawitacja w instalacjach jest niepożądana, a nawet szkodliwa. Przyspiesza zużycie urządzeń lub przewodów w sąsiedztwie obszarów jej częstego występowania. Aby jej zapobiec, projektanci instalacji powinni sprawdzać wartość ciśnień w króćcach ssawnych pomp i porównywać je z wymaganymi wartościami NPSHr. Ponadto w instalacjach centralnego ogrzewania z pompami obiegowymi należy sprawdzić, czy wybrano optymalny wariant ich zamontowania.

Czym jest kawitacja?

Kawitacja polega na powstawaniu i nagłym zanikaniu w cieczy pęcherzyków gazowych, czemu towarzyszą gwałtowne zmiany ciśnienia. Głównymi czynnikami wpływającymi na jej występowanie w płynącej strudze cieczy jest temperatura i ciśnienie.

Temperatura wrzenia cieczy zależy od jej ciśnienia – im jest ono niższe, tym niższa temperatura wrzenia (Czytaj więcej na ten temat). Lokalny spadek ciśnienia statycznego może prowadzić do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu (ang. cavity – dziura, ubytek). Gdy ciecz opuści obszar szybkiego przepływu, ciśnienie statyczne ponownie zwiększa się. Pęcherzyki zapadają się, a często gwałtownie implodują, co wytwarza fale uderzeniowe [7].

Śruba okrętowa uszkodzona przez kawitację
Fot. 1. Śruba okrętowa uszkodzona przez kawitację

Kawitacja jest gwałtownym i najczęściej bardzo niepożądanym zjawiskiem. Lokalne nagłe zmiany ciśnienia mogą przekraczać ciśnienie cieczy nawet kilkusetkrotnie, a powstające uderzenia są tak silne, że potrafią zniszczyć niemal dowolny materiał. Czas tworzenia się pęcherzyka kawitacyjnego i czas jego trwania to jedynie tysięczne części sekundy.

A czas zanikania pęcherzyków jest jeszcze krótszy i ma charakter implozji, której towarzyszy lokalny i gwałtowny przyrost ciśnienia. Zasklepianie się pęcherzyków następuje wewnątrz strumienia cieczy oraz w najbliższym sąsiedztwie omywanych powierzchni, zwłaszcza w ich wgłębieniach lub pęknięciach.

Schemat występowania poszczególnych rodzajów kawitacji
Rys. 1. Schemat występowania poszczególnych rodzajów kawitacji wokół śruby okrętowej: 1 – kawitacja pęcherzykowa, 2 – kawitacja wstęgowa, 3 – kawitacja u nasad łopat, 4 – kawitacja wirowa (kłębiasta), 5 – kawitacja szczelinowa, 6 – kawitacja wirowa od końców łopat, 7 – kawitacja wirowa od piasty [wg 8]

Wpływ na wystąpienie zjawiska kawitacji w cieczy o danej temperaturze ma przede wszystkim jej prędkość, kształt powierzchni, z którą się kontaktuje, oraz występowanie w cieczy zanieczyszczeń. Zjawisko kawitacji występuje w wielu miejscach, np. w przewodach instalacji ogrzewczej, przewodach wodociągowych, przy pracy śrub okrętowych, generalnie wszędzie tam, gdzie spadek ciśnienia jest wystarczający do jej wywołania. Kawitacja jest zjawiskiem występującym wyłącznie w cieczach, może się pojawić w trakcie przepływu lub w cieczy pozostającej w spoczynku. Powstaje w pobliżu ścian przewodu lub ciała zanurzonego, może też powstać w obszarze nieograniczonym.

Rejon objęty kawitacją jest obszarem burzliwego (turbulentnego) przepływu strumienia cieczy. Ruch taki charakteryzuje się wielką złożonością, zaś utrata przez ciecz ciągłości powoduje, że kawitacja jest nieustalonym zjawiskiem dwufazowym, którego jak dotychczas nie można opisać analitycznie za pomocą równań ośrodków ciągłych. Przepływ taki należy opisywać jako przepływ wielofazowy (to znaczy taki, w którym bierze udział wiele faz jednej substancji, np. wody w fazie ciekłej i gazowej, zachodzą także przemiany termodynamiczne).

Wirnik uszkodzony przez kawitację
Fot. 2. Wirnik uszkodzony przez kawitację [9]

Konieczność uniknięcia kawitacji w wielu przypadkach poważnie ogranicza możliwości konstruowania maszyn i urządzeń hydraulicznych. Na szkodliwy wpływ kawitacji narażone są turbiny wodne oraz pompy wirowe i wyporowe. Kawitacja występuje wskutek obniżenia ciśnienia, a więc można nią sterować, zmieniając wartość ciśnienia bezwzględnego w obszarze płynu.

Kawitacja jest zwykle zjawiskiem niepożądanym, może mieć jednak korzystny wpływ przy szczególnych zastosowaniach, takich jak: produkcja emulsji, czyszczenie powierzchni oraz praca pompy kawitacyjnej (pompy hydrosonicznej lub implozyjnej) i urządzeń grzewczych o bardzo wysokiej sprawności, opatentowanych przez Jima Griggsa. Zjawisko kawitacji wykorzystywane jest również w zabiegach kosmetycznych oraz w tzw. sonicznych szczoteczkach do zębów.

Rodzaje nadwyżek antykawitacyjnych
Tabela 1. Rodzaje nadwyżek antykawitacyjnych [5]
ożliwe przypadki: napływ cieczy do pompy lub pompa ssąca
Rys. 2. Możliwe przypadki: napływ cieczy do pompy lub pompa ssąca [9]
Ciśnienie parowania wody
Tabela 2. Ciśnienie parowania wody pv w zależności od jej temperatury [4]
   13.11.2009

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl