برای این که بتوانید از بروز کاویتاسیون در پمپ ها جلوگیری کنید باید ابتدا به زبان ساده این مفهوم را بشناسید. در این شناخت لزوما دانستن انواع آن ضرورتی ندارد. نحوه تشکیل و عوامل ایجاد کاویتاسیون در انواع آن ها یکسان است و تغییر بنیادی خاصی وجود ندارد. این انواع بر اساس عدد کاویتاسیون متغیر می باشد. این عدد یک ضریب در فرمول ریاضی – فیزیک این پدیده است.
به عنوان مثال پدیده کاویتاسیون در پمپ آب، شیرها، لوله ها، پمپ های سانتریفیوژ، کاویتاسیون در پمپ هیدرولیک و … نیز به یک نحو تشکیل می شوند. شاید در برخی از فرمول های ریاضی و برخی از جزئیات فیزیکی میان این موارد مختلف تفاوت وجود داشته باشد. اما ما برای ساده تر بیان کردن کاویتاسیون در پمپ ها و راه های جلوگیری از آن ها قصد داریم همه این موارد را به صورت کلی و یکسان مورد بررسی قرار دهیم.
این بررسی کلی و ساده می تواند راه کارهایی خوبی برای جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ ها به ما نشان بدهد. با ما همراه باشید تا بیشتر با این مفهوم آشنا شویم و به این سوال مهم پاسخ بدهیم که راه های از بین بردن کاویتاسیون چه چیز هایی می تواند باشد؟
کاویتاسیون در پمپ ها، یک پدیده جذاب علمی
کاویتاسیون در پمپ ها گرچه یک رفتار مخرب برای اجزای مختلف و قطعات محسوب می شود اما از نظر علمی یک فرایند جذاب و زیباست که حتی کاربردهایی که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم، نیز پیدا کرده است. در واقع در پمپ های آب، یا لوله ها آن چیزی که باعث ایجاد جریان آب یا سایر سیالات می شود چیزی جر فشار نمی باشد. در کلام ساده تر اختلاف فشار باعث می شود که یک مایع از نقطه ای به نقطه ای دیگر برود.
همین مفهوم کوتاه و کوچک فیزیکی کافی است تا انواع پمپ ها با هدف ایجاد اختلاف فشار و در نهایت ایجاد جریان از یک نقطه به نقطه ای دیگر طراحی و تولید شود. اما مسئله ای که وجود دارد این است که اگر سرعت جریان آب زیاد باشد، یا گرمای درون لوله یا پمپ افزایش پیدا کند یا بر اساس اختلاف سطح ممکن است برخی از قطرات آب یا سایر سیالات به بخار تبدیل شود. این بخار آب در فضای بسته لوله یا پمپ قرار دارد و جای فراری ندارد.
مشکل اصلی زمانی ایجاد می شود که در دو طرف پمپ اختلاف فشار وجود دارد. از این رو بخار یا همان حباب آب که در فشار اتمسفری خاصی تشکیل شده بود به سبب تغییر فشار منفجر می شود و این جاست که این بخارهای کوچک قادر هستند نیرویی به اندازه 100 اتمسفر تولید کنند. این نیرو به اندازه ای می باشد که قادر است به اندازه خود حباب آب، قطعه ای از فولاد را جدا کند!
در فیزیک یک اصل اساسی وجود دارد و آن این است که هر چه سطحی که نیرو به آن وارد می شود کوچک تر باشد عملا قدرت بالاتری منتقل می شود. بر همین اساس می توان حدس زد که تکه های کوچک قطعات مختلف پمپ یا لوله چه حس و حالی در برابر گلوله های کوچک اما قدرتمند آب دارند! این پدیده را به طور خلاصه کاویتاسیون در پمپ ها می نامند. هرچه این داستان تکرار شود تخریب بالاتری اتفاق می افتد و ممکن است حتی باعث سوراخ شدن لوله، پروانه یا سایر قطعات شود.
کاویتاسیون در علم پزشکی
اما نکته مهم اصلی اینجاست که این پدیده لوزما همیشه بد و مخرب نیست. یکی از مهمترین فناوری هایی که امروز در علم پزشکی وجود دارد که به کمک آن پزشکان قادر هستند سنگ کلیه یا سنگ کیسه صفرا را خورد کنند دقیقا همین کاویتاسیون می باشد. بنابراین این پدیده ذاتا یک پدیده منفی تلقی نمی شود. اما اگر قرار باشد مانند پدیده ضربه قوچ درون پمپ آب ما قرار بگیرد و بخواهد پروانه یا سایر قطعات پمپ را نابود کند باید از ایجاد آن جلوگیری کنیم.
کاویتاسیون ثانویه
نکته مهم دیگر در مورد کاویتاسیون ثانویه است. در ادامه داستانی که در مورد کاویتاسیون در پمپ ها توضیح دادیم باید بگوییم که این حباب ها عملا تمایل زیادی به محل تخریب شده قبلی دارند و علاقه دارند تا کار سایر حباب ها را خودشان ادامه بدهند. از این رو وقتی یک حباب دیگر بر محل ترکیدن حباب قبلی تشکیل می شود به آن کاویتاسیون ثانویه گفته می شود.
نحوه تشخیص
از راه های تشخیص کاویتاسیون میتوان به هوا کشیدن پروانه اشاره کرد. با ورود هوا به پمپ، آثار لرزش و صدا مشابه به کاویتاسیون (مشابه ویدیو زیر) ظاهر می‌شود. اما چگونه به تشخیص نهایی برسیم؟
View this post on Instagram
ابتدا شیرخروجی پمپ را ببندید. اگر با انجام این کار صدا قطع یا کمتر شد، مشکل از کاویتاسیون بوده است و میتوانید با افزایش فشار مکش، مشکل را حل کنید. در غیر اینصورت، مشکل از هوا کشیدن پروانه است. میتوانید با بستن راه نفوذ هوا یا تخلیه دائمی هوا، مشکل را حل کنید.
جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ
قبل از این که بخواهیم به این موضوع بپردازم بهتر است به این نکته توجه داشته باشید که بعد از کاویتاسیون در پمپ ها و تخریب قطعات عملا شما کار چندانی نمی توانید بکنید و باید قطعات را تعویض کنید. قطعاتی که دچار این موضوع و چالش می شوند عملا دیگر کارکرد مناسبی نخواهند داشت و توانایی خودشان را به مرور زمان از دست می دهند.
بنابراین تنها راهکاری که در اختیار ما قرار دارد، چیزی جز جلوگیری از این اتفاق نیست. تمام داستان کاویتاسیون در پمپ ها را بیان کردیم که در نهایت بتوانیم راهکاری برای فرار از این مسئله در پمپ های مختلف پیدا کنیم. با توجه به این که این داستان علمی، یک مفهوم پیچیده است، به نظر می رسد که جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ ها نیز خود به خود، کار سختی باشد.
اما واقعیت این است که برخی کارهای ساده می تواند درصد کاویتاسیون در پمپ ها را بسیار کمتر کند و عملا این کار موجب طولانی تر شدن عمر قطعات پمپ و لوله انتقال جریان خواهد شد. 4 مورد از این کارهای ساده عبارتند از:
- لوله و پمپ را به درستی درز گیری کنید. وجود یک درز کوچک باعث تغییر فشار جریان آب می شود و این موضوع کمک بزرگی به ایجاد کاویتاسیون در پمپ ها می کند. شما با یک درزگیری ساده می توانید جلوی این موضوع را بگیرید.
- تا جایی که می توانید کاری کنید که دمای پمپ و لوله مناسب باشد و از دمای خاص بیشتر نشود. هر چه دمای لوله یا پمپ افزایش پیدا کند عملا بیشتر کاویتاسیون در پمپ ها ایجاد می شود.
- سرعت پمپ را در حد متوسط قرار دهید. هر چه سرعت پمپ بیشتر باشد احتمال ایجاد کاویتاسیون در پمپ ها نیز بالاتر می رود.
- سعی کنید اختلاف فشار سطح متناسبی میان مبدا و مقصد برقرار کنید. در کلام ساده تر میان منبع و مصرف کننده تراز مناسبی ایجاد کنید. این شب هر چقدر تند تر باشد عملا کاویتاسیون در پمپ ها بیشتر رخ می دهد.
همانطور که می بینید، چند کار ساده و شاید پیش و پا افتاده می تواند جان قطعات لوله یا پمپ شما را نجات بدهد و عمر چند برابری به آن ها ببخشد!