دردنیای پیشرفته‌ی فناوری، دوزینگ پمپ ها به‌عنوان یکی از ابزارهای حیاتی در صنایع مختلف، نقش مهمی ایفا می‌کنند. با این حال، گاهی اوقات با مشکلاتی همچون پدیده کاویستازیون روبه‌رو می‌شوند که می‌تواند تأثیرات جدی بر کارایی و عملکرد این پمپ‌ها داشته باشد. در این مقاله شهر پمپ، به معرفی، علت‌ها و جلوگیری از پدیده کاویستازیون در دوزینگ پمپ‌ها می‌پردازیم.
کاویستازیون یا پدیده حفره زایی
که مایعات دارای حرکات متلاطم هستند، تغییرات فشار در مایع رخ می دهد. در نتیجه تغییرات شدید فشار در سیال (اغلب افت فشار)، فشار موضعی کمتر از فشار بخار مایع می شود و این امر باعث ایجاد حباب های پر از بخار می شود که به حباب یا حفره معروف هستند.
به طور معمول در یک دمای معین، فشار بخار مایع مشخص است. حال اگر فشار قسمتی از مایع کمتر از فشار بخار باشد و دما هم دما باشد، اتفاقی که می افتد این است که مایع در آن دما شروع به تبخیر می کند. تبخیر موضعی مایع در جایی که فشار کمتر از فشار بخار است باعث تشکیل حباب های بخار می شود. مثلاً آب را در نظر بگیرید: آبی که در شرایط عادی (فشار 1 اتمسفر) در 100 درجه سانتیگراد تبدیل به گاز شده و تبخیر می شود، اگر فشار کم شود به بخار تبدیل می شود و در دماهای پایین تر سریعتر تبخیر می شود.
به طور خلاصه، با کاهش فشار، تبخیر در دماهای کمتر امکان پذیر است. در نتیجه در سیالی که دارای تغییرات فشار قوی است، در قسمت هایی که فشار کم (کمتر از فشار بخار مایع) در همان دمای سیال است، تبخیر رخ می دهد و حباب هایی ایجاد می شود.
تاکنون متوجه شده ایم که چگونه و چرا حباب های بخار تشکیل می شوند. در اینجا فرآیند کاویتاسیون را ادامه می دهیم و بررسی می کنیم که چه اتفاقی برای این حباب های تشکیل شده می افتد.
حباب های بخار حاصل معمولاً وقتی دوباره وارد ناحیه پرفشار می شوند منفجر می شوند. ترکیدن این حباب های بخار در سیال باعث ایجاد موج ضربه ای با صدا (شوک) می شود و می تواند از طریق خوردگی حباب باعث آسیب شود.
معایب پدیده کاویتاسیون پمپ
با بروز کاویتاسیون در پمپ های سانتریفیوژ مشکلات زیادی در حین کارکرد آنها ایجاد می شود. آنها در زیر فهرست شده اند.
- ایجاد تکان ها و ارتعاشات زیاد
- تولید سر و صدای زیادی که منجر به شناسایی این پدیده می شود.
- کاهش راندمان پمپ
- کاهش طول عمر پمپ ها
- آسیب احتمالی به قسمت های دیگر
- خوردگی در بدنه و پروانه پمپ
- جلوگیری از پدیده کاویستازیون در دوزینگ پمپ‌ها
- انتخاب مواد با دقت
- انتخاب مواد دوزه‌ای با دقت و توجه به ویژگی‌های واکنش‌پذیری می‌تواند از کاویستازیون جلوگیری کند. مواد با ویژگی‌های پایداری و سازگاری بالا با دیگر اجزا باید انتخاب شوند.
- استفاده از تکنولوژی پیشرفته
استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته‌تر در سنسورها و کنترلرها می‌تواند دقت و کارایی دوزینگ پمپ‌ها را افزایش داده و از رخداد کاویستازیون جلوگیری کند.
تأثیرات پدیده کاویتاسیون
همانطور که در قسمت قبل متوجه شدیم پدیده کاویتاسیون نامطلوب است و به قطعات آسیب می رساند. کاویتاسیون با هدف قرار دادن پروانه ها (در کشتی ها یا پمپ ها) و بدنه داخلی پمپ مشکلات زیادی را ایجاد می کند که در زیر به آنها اشاره کرده ایم.
نتایج مثبت یا مزایای پدیده کاویتاسیون یا پدیده حفره زایی
اگرچه این پدیده مشکلات زیادی را در پمپ ها ایجاد می کند، اما در سایر صنایع نتایج مثبتی دارد. به عنوان مثال، در موارد پزشکی، برای از بین بردن سنگ کلیه، سرطان و بافت های بیمار بدن استفاده می شود. همچنین در صنایع غذایی برای همگن کردن شیر و چربی روی آن استفاده می شود. از دیگر کاربردهای کاویتاسیون در جهت مثبت، مکانیسم زیردریایی ها و موارد تصفیه آب در نظر گرفته می شود.
اثرات پدیده کاویتاسیون در پمپ ها
- ایجاد صداهای عجیب و غریب
- لرزش در پمپ
- کاهش بهره وری
- آسیب به اجزای داخلی
انواع کاویتاسیون در پمپ ها
در این قسمت به معرفی انواع کاویتاسیون در پمپ ها و معرفی راهکارهایی برای جلوگیری از بروز کاویتاسیون می پردازیم.
انواع کاویتاسیون در پمپ ها به شرح زیر است:
کاویتاسیون تبخیری
این نوع کاویتاسیون یکی از رایج ترین انواع کاویتاسیون در پمپ ها می باشد و به دلیل پایین بودن مقدار مطلق مکش مثبت در سیستم (NPSHA) در مقایسه با مقدار مطلق مکش مثبت مورد نیاز برای عملکرد صحیح پمپ می باشد. راه جلوگیری از این نوع پدیده کاویتاسیون،بالاتر نگه داشتن NPSHA است.
کاویتاسیون چرخشی داخلی
برخلاف سایر انواع کاویتاسیون، کاویتاسیون چرخشی داخلی به دلیل قدر مطلق پایین مکش مثبت در سیستم (NPSHA) رخ نمی دهد. این نوع پدیده کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که جریان به هر دلیلی نتواند از قسمت تخلیه پمپ خارج شود یا از قسمت مکش پمپ وارد شود. این امر باعث گردش مجدد در جریان داخل پمپ شده و به آن آسیب می رساند.
کاویتاسیون نوع مکش هوا
در صورت ایجاد خلاء در داخل پمپ، مکش هوا در داخل پمپ ایجاد می شود. این پدیده مکش هوا باعث اختلال در عملکرد پمپ و آسیب رساندن به آن می شود. این پدیده کاویتاسیون نوع مکش هوا نامیده می شود. برای جلوگیری از این اتفاق باید قسمت های مختلف پمپ و کل سیستم به خوبی آب بندی و به هم وصل شوند تا مکش هوا صورت نگیرد.
آیا همه‌ی دوزینگ پمپ‌ها به پدیده کاویستازیون حساس هستند؟
بله، پدیده کاویستازیون می‌تواند بر تمامی دوزینگ پمپ‌ها تأثیر بگذارد، اما در برخی موارد ممکن است اثرات آن کمتر مشهود باشد.
آیا تعمیرات دوزینگ پمپ به صورت منظم می‌تواند از رخداد کاویستازیون جلوگیری کند؟
بله، تعمیرات منظم و نگهداری دقیق می‌تواند از ایجاد مشکلاتی که به کاویستازیون منجر می‌شود، جلوگیری کند. این اقدامات باعث حفظ عمر مفید دوزینگ پمپ‌ها خواهد شد.
آیا کاویستازیون تنها در دوزینگ پمپ‌ها اتفاق می‌افتد؟
نه، پدیده کاویستازیون در دوزینگ پمپ‌ها علاوه بر این، ممکن است در دستگاه‌ها و تجهیزات دیگر نیز رخ دهد. اصول جلوگیری از آن به عنوان یک مسئله عمومی مورد توجه قرار می‌گیرد.