Przyczyną kawitacji jest nagłe zmniejszenie ciśnienia statycznego cieczy i jej gwałtowna przemiana z fazy ciekłej w fazę gazową. Dzieje się tak, ponieważ temperatura wrzenia cieczy zależy wprost od jej ciśnienia – im niższe ciśnienie, tym niższa temperatura wrzenia.
Lokalny spadek ciśnienia prowadzi do wrzenia cieczy i powstania pęcherzyków, które natychmiast po opuszczeniu obszaru niskiego ciśnienia zapadają się, dochodzi do gwałtownej implozji i krótkotrwałego (liczonego w milisekundach) powstania lokalnej fali uderzeniowej o dużej energii – zmiana ciśnienia w mikroskali może przekraczać ogólne ciśnienie cieczy nawet kilkaset razy i praktycznie żaden z typowych materiałów nie będzie się mógł oprzeć takim mikrouderzeniom – drobinki materiału są po prostu wyrywane z elementów urządzenia.
W skrajnych wypadkach nieodwracalne uszkodzenia następują nawet po kilku godzinach pracy w warunkach kawitacji.
Typowym środkiem zapobiegającym powstawaniu kawitacji w pompie jest zapewnienie takiego rozkładu ciśnień w instalacji, aby ciśnienie na króćcu ssawnym pompy było wyższe od ciśnienia odparowania (wrzenia) cieczy o tzw. nadwyżkę antykawitacyjną. Określa się to jako NPSH (Net Positive Suction Head) i jest równoznaczne z określeniem zdolności pompy do samozasysania.
Można to osiągnąć unikając montażu elementów dodatkowo dławiących przepływ tuż przed pompą oraz montując pompę w miejscu, gdzie woda ma możliwie najniższą temperaturę, czyli na powrocie przed kotłem. Im wyższa temperatura cieczy, tym wyższe ciśnienie odparowania cieczy i tym większe będzie wymagane minimalne ciśnienie napływu czynnika do pompy.
Kolejnym istotnym czynnikiem jest również prędkość cieczy (powiązana ściśle z wielkością pompy i średnicami rurociągów, czyli problem przewymiarowanej pompy) – zbyt wysoka prędkość w przewodzie ssawnym oznacza wzrost strat liniowych i miejscowych, spadek ciśnienia cieczy i kolejne zagrożenie kawitacją.
Maciej Podraza
Dyrektor Działu Technicznego
FERRO S.A.
Dodaj komentarz