1, Hiện tượng xâm thực
Khi áp suất của chất lỏng giảm xuống áp suất hóa hơi ở nhiệt độ nhất định, bong bóng sẽ được tạo ra trong chất lỏng. Hiện tượng tạo ra bong bóng này được gọi là cavitation. Các bong bóng sinh ra trong quá trình xâm thực, khi chảy đến áp suất cao, sẽ giảm thể tích và cuối cùng vỡ ra. Hiện tượng bong bóng biến mất trong chất lỏng do áp suất tăng lên được gọi là hiện tượng xẹp bọt khí.
Trong quá trình vận hành máy bơm, nếu vì lý do nào đó áp suất tuyệt đối của chất lỏng được bơm ở một khu vực cục bộ (thường là một điểm nhất định ở đầu vào của cánh quạt) giảm xuống áp suất hóa hơi chất lỏng ở nhiệt độ đó vì lý do nào đó, chất lỏng bắt đầu bốc hơi tại vị trí đó, tạo ra một lượng lớn hơi nước và hình thành bong bóng. Khi chất lỏng chứa nhiều bong bóng đi về phía trước qua vùng-áp suất cao bên trong cánh quạt, chất lỏng-áp suất cao xung quanh bong bóng sẽ khiến bong bóng nhanh chóng co lại và thậm chí vỡ tung. Đồng thời khi bong bóng ngưng tụ và vỡ ra, các hạt chất lỏng sẽ lấp đầy khoang với tốc độ cao, tạo ra hiệu ứng búa nước mạnh và đập vào bề mặt kim loại ở tần số va chạm cao. Ứng suất va chạm có thể đạt tới hàng trăm đến hàng nghìn atm và tần số va chạm có thể đạt tới hàng chục nghìn lần mỗi giây. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó có thể gây ra hiện tượng phá vỡ độ dày của tường.
Quá trình tạo ra bong bóng trong máy bơm nước và gây hư hỏng các thành phần dòng chảy do vỡ bong bóng được gọi là hiện tượng xâm thực trong máy bơm nước. Sau khi hiện tượng xâm thực xảy ra trong máy bơm nước, nó không chỉ làm hỏng các bộ phận quá dòng mà còn tạo ra tiếng ồn và độ rung, dẫn đến giảm hiệu suất của máy bơm. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó có thể làm gián đoạn chất lỏng trong máy bơm và khiến máy bơm không hoạt động bình thường.
2, Công thức quan hệ cơ bản cho cavitation bơm
Các điều kiện tạo bọt khí của máy bơm được xác định bởi chính máy bơm và thiết bị hút. Vì vậy, việc nghiên cứu các điều kiện tạo bọt khí cần được xem xét từ cả bản thân máy bơm và thiết bị hút. Mối quan hệ cơ bản giữa cavitation bơm là
NPSHc Nhỏ hơn hoặc bằng NPSHr Nhỏ hơn hoặc bằng [NPSH] Nhỏ hơn hoặc bằng NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Quá trình xâm thực bơm bắt đầu
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Máy bơm không tạo bọt
Trong công thức, trợ cấp xâm thực thiết bị NPSHa -, còn được gọi là trợ cấp xâm thực hiệu quả, số tiền càng lớn thì khả năng xảy ra xâm thực càng ít;
NPSHr - Phụ cấp xâm thực bơm, còn được gọi là phụ cấp xâm thực cần thiết hoặc giảm áp suất động đầu vào máy bơm. NPSHr càng nhỏ thì hiệu quả chống xâm thực càng tốt;
NPSHc - phụ cấp xâm thực tới hạn, đề cập đến phụ cấp xâm thực tương ứng với sự giảm nhất định về hiệu suất của máy bơm;
[NPSH] - Phụ cấp xâm thực cho phép, là phụ cấp xâm thực được sử dụng để xác định các điều kiện vận hành của máy bơm, thường được lấy dưới dạng [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc.
3, Tính toán lượng xâm thực cho phép của thiết bị
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Biện pháp phòng ngừa xâm thực
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Các biện pháp phòng ngừa cavitation như sau:
1. Giảm chiều cao hút hình học Hg (hoặc tăng chiều cao dòng chảy ngược hình học);
2. Để giảm tổn thất do hít phải hc, có thể nỗ lực tăng đường kính ống, giảm thiểu chiều dài của đường ống, các đoạn uốn cong và phụ kiện, v.v;
3. Ngăn chặn hoạt động kéo dài trong điều kiện giao thông đông đúc;
4. Ở cùng tốc độ và tốc độ dòng chảy, việc sử dụng bơm hút kép sẽ làm giảm tốc độ dòng chảy vào và làm cho máy bơm ít bị xâm thực hơn;
Khi xảy ra hiện tượng xâm thực trong máy bơm, tốc độ dòng chảy phải giảm hoặc tốc độ phải giảm trong quá trình vận hành;
Tình trạng của bể hút máy bơm có tác động đáng kể đến hiện tượng xâm thực máy bơm;
7. Đối với máy bơm hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, có thể sử dụng vật liệu chống xâm thực để tránh hư hỏng do xâm thực.
