Tesisat Dergisi 213. Sayı (Eylül 2013)

MAKALE 132 Tesisat Dergisi Say× 213 - Eylül 2013 Pompalarda Kavitasyon ve Öngörme Yöntemleri Standart Pompa ve Makine San. Tic. A.Ş. Mehmet KAYA Kavitasyon; düüük bas×nçlara maruz kalan ak×ükan×n buhar faz×na geçmesine müteakiben buharlaüma bas×nc×n×n üzerindeki bas×nçlarda buhar faz×n×n yok olmas× sürecini ifade etmektedir. Kavitasyon bulutu oluüumu ile s×v×lar×n kaynamas× aras×nda bir analoji kurulabilirse de bu süreç ak×ükana ×s× iletimi ile deùil, bas×nç düüümünün bir sonucu olarak ortaya ç×kmaktad×r. Kavitasyon termodinamik bir hal deùiüimini ifade eder. S×v× fazdan buhara ve bunun tersi yönde gerçekleüen bir kütle transferi sürecidir (buhar kabarc×ù× oluüumu ve patlamas×).Pompalar×n kavitasyonlu çal×üma durumunda hidrolik performans kayb× ve hidrodinamik - termodinamik sebeplerle oluüan kavitasyona baùl× karars×zl×klar ortaya ç×kmaktad×r. Bu çal×ümada kavitasyon parametreleri tan×mlanm×ü ve ilgili kavramlar aç×klanarak, kavitasyonlu çal×üma durumunda ortaya ç×kan çal×üma rejimleri verilmiü, kavitasyona etki eden unsurlar özetlenerek ortaya ç×kabilecek hasarlar×n üzerinde durulmuütur. Bununla beraber kavitasyonun öngörülebilmesi için kullan×lan yöntemler özetlenmiütir. Bu yöntemlerin baz×lar×; • Benzeüim kanunlar× (scaling laws) / benzer pompalarda NPSHR iliükileri • Termodinamik etkilerin öngörülmesi • Kavitasyon karakterini say×sal olarak hesaplama 1. Pompalarda Kavitasyonlu Çal×üma Rejimleri Pompalar×n kavitasyonlu çal׺ma durumunda aşağ×daki durumlar ortaya ç×kabilir; 1.1. Hidrolik Performans Kayb× (H m , K ) Pompa çark× içerisinde yerel bas×nç düşümlerinin olduğu bölgeler kavitasyonun ilk olarak oluşacağ× bölgelerdir. Bu bölgelerdeki bas×nç bölgesel olarak buharlaşma bas×nc×n×n üzerine yükseltilebilirse kavitasyon ortadan kalkacakt×r. Eğer emme hatt×nda yeterli bas×nç sağlanamam׺sa, pompa basma yüksekliği kavitasyonsuz duruma göre daha düşük seviyelere çekilir. Bu durumda pompa gerekli debiyi sağlayamaz (pump duty shortfall). İkinci bir durumda ise, pompa optimum çal׺ma noktas×n×n solundaki çok düşük debi değerlerinde çal׺×yorsa, çark taraf×ndan harcanan enerjinin büyük bir k×sm× ak׺kan× ×s×tmaya harcanacakt×r. Bu durumda sürekli çal׺ma halinde ak׺kan buharlaşmaya başlayacak ve pompa kavitasyona girecektir (vapour locking). 1.2. Hidrodinamik Sebeplerle Oluüan Kavitasyona Baùl× Karars×zl×k Pompa k×smi debilerde çal׺×rken ak׺ aç×s× ile çark kanad× giriş aç×lar× aras×nda uyumsuzluk ortaya ç×kmaktad×r. Bu durum ön yanağa yak×n yerlerde daha belirgindir. Böyle durumlarda emme borusuna doğru bir resirkülasyon ak×m× başlamaktad×r. Bu sirkülasyon debi k×s×ld×kça ûekil 1. Buhar kabarc×ğ× oluşumu ûekil 2. Kabarc×k başlang×c× ûekil 3. Büyüme ve ilerleme ûekil 4. Çökme daha da artacakt×r. Böylece ortaya ç×kan düşük bas×nç alanlar×nda kavitasyon ortaya ç×maktad×r (hydrodynamically induced cavitation surging). Buhar faz×na geçen ak׺kan emme hatt×na doğru ilerledikçe daha düşük bas×nç gradyenleriyle karş×laşmakta ve kavitasyon bulutunun boyu büyümekte, çökmesi ise gecikmektedir. Bu karars×zl×k tipik olarak 2-10 Hz aral×ğ×nda bir frekansa sahiptir. 1.3. Termodinamik Sebeplerle Oluüan Kavitasyona Baùl× Karars×zl×k Emme borusundaki bas×nç ak׺kan× s×v× faz×nda tutmaya yetmeyecek kadar azsa, pompa içerisinde ve hatta tesisat borular×nda kavitasyon oluşabilir