1, Kavitācijas parādība
Kad šķidruma spiediens noteiktā temperatūrā tiek samazināts līdz iztvaikošanas spiedienam, šķidrumā veidojas burbuļi. Šo burbuļu veidošanās parādību sauc par kavitāciju. Burbuļi, kas rodas kavitācijas laikā, plūstot uz augstu spiedienu, samazinās tilpumā un galu galā pārsprāgst. Burbuļu izzušanu šķidrumā spiediena pieauguma dēļ sauc par kavitācijas sabrukumu.
Sūkņa darbības laikā, ja sūknētā šķidruma absolūtais spiediens lokālā vietā (parasti noteiktā punktā vēlāk lāpstiņas ieplūdes atverē) kāda iemesla dēļ pazeminās līdz šķidruma iztvaikošanas spiedienam šajā temperatūrā, šķidrums šajā vietā sāk iztvaikot, radot lielu daudzumu tvaika un veidojot burbuļus. Kad šķidrums, kas satur lielu skaitu burbuļu, iet uz priekšu caur augsta-spiediena zonu lāpstiņriteņa iekšpusē, augsta spiediena šķidrums ap burbuļiem izraisa burbuļu strauju saraušanos un pat pārsprāgšanu. Tajā pašā laikā, kad burbulis kondensējas un plīst, šķidruma daļiņas lielā ātrumā aizpilda dobumu, radot spēcīgu ūdens āmura efektu un lielā trieciena frekvencē atsitoties pret metāla virsmu. Trieciena spriegums var sasniegt simtiem līdz tūkstošiem atmosfēru, un trieciena biežums var sasniegt desmitiem tūkstošu reižu sekundē. Smagos gadījumos tas var izraisīt sienas biezuma sabrukumu.
Burbuļu ģenerēšanas procesu ūdens sūknī un plūsmas komponentu bojājumus burbuļa plīsuma dēļ sauc par kavitāciju ūdens sūknī. Pēc tam, kad ūdens sūknī notiek kavitācija, tā ne tikai bojā pārsprieguma komponentus, bet arī rada troksni un vibrāciju, kā rezultātā samazinās sūkņa veiktspēja. Smagos gadījumos tas var pārtraukt šķidruma darbību sūknī un neļaut tam pareizi darboties.
2, pamata attiecību formula sūkņa kavitācijai
Sūkņa kavitācijas nosacījumus nosaka gan pats sūknis, gan sūkšanas ierīce. Tāpēc kavitācijas apstākļu izpēte jāapsver gan no paša sūkņa, gan no sūkšanas ierīces. Galvenā saistība starp sūkņa kavitāciju ir
NPSHc Mazāks vai vienāds ar NPSHr Mazāks vai vienāds ar [NPSH] Mazāks vai vienāds ar NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Sākas sūkņa kavitācija
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Sūknis bez kavitācijas
Formulā NPSHa - ierīces kavitācijas pielaide, kas pazīstama arī kā efektīvā kavitācijas pielaide, jo lielāka summa, jo mazāka ir kavitācijas iespējamība;
NPSHr - Sūkņa kavitācijas pielaide, kas pazīstama arī kā nepieciešamā kavitācijas pielaide vai sūkņa ieplūdes dinamiskā spiediena kritums. Jo mazāks ir NPSHr, jo labāka ir pretkavitācijas veiktspēja;
NPSHc - kritiskās kavitācijas pielaide, attiecas uz kavitācijas pielaidi, kas atbilst noteiktam sūkņa veiktspējas samazinājumam;
[NPSH] - Pieļaujamā kavitācijas pielaide ir kavitācijas pielaide, ko izmanto, lai noteiktu sūkņa darbības apstākļus, parasti tiek uzskatīta par [NPSH]=(1,1-1,5) NPSHc.
3, Ierīces kavitācijas pielaides aprēķins
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, pasākumi kavitācijas novēršanai
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Kavitācijas novēršanas pasākumi ir šādi:
1. Samaziniet ģeometrisko sūkšanas augstumu Hg (vai palieliniet ģeometrisko atpakaļplūsmas augstumu);
2. Lai samazinātu inhalācijas zudumu hc, var pielikt pūles, lai palielinātu caurules diametru, samazinātu cauruļvada garumu, līkumus, piederumus utt.;
3. Novērst ilgstošu darbību intensīvas satiksmes apstākļos;
4. Ar tādu pašu ātrumu un plūsmas ātrumu, izmantojot dubulto iesūkšanas sūkni, tiek samazināts ieplūdes plūsmas ātrums un sūknis ir mazāk pakļauts kavitācijai;
Kad sūknī notiek kavitācija, darbības laikā ir jāsamazina plūsmas ātrums vai jāsamazina ātrums;
Sūkņa iesūkšanas baseina stāvoklis būtiski ietekmē sūkņa kavitāciju;
7. Sūkņiem, kas darbojas skarbos apstākļos, var izmantot pretkavitācijas materiālus, lai izvairītos no kavitācijas bojājumiem.
