Tesisat Dergisi 213. Sayı (Eylül 2013)

MAKALE 134 Tesisat Dergisi Say× 213 - Eylül 2013 ûekil 12. Benzer iki çarka ait performans ve kavitasyon başlang×c× grafikleri • Kanat say×s×. Kanat say×s× azald×kça giriş alan× artacağ×ndan ak׺ blokaj× azalacakt×r. Bununla beraber kanat say×s× az olan çarklar genellikle uzun olduğundan, kavitasyon kanat boğaz kesitine kadar penetre etmez. • Kanatlar aras× boğaz kesiti • Kanat hücum kenar× profili • Kanat hücum kenar×n×n meridyenel kesitteki yerleşimi • Kanat hücum kenar× ve boğaz kesidi aras×n- daki kanat geometrisi • Ön yanak ve arka yanaktaki eğrilikler • Kanat ve yanaklar×n birleşimindeki radyus- lerin şekli • Kanat yüzey pürüzlülüğü (ilk kabarc×k oluşu- munda etkisi gözlenir). • Dengeleme deliklerinde ve çevresel boşluk- larda meydana gelen kaçak ak׺lar× • Çark çap×n×n tornalanmas× Bununla beraber çarka gelmeden emme hüc- resinde meydana gelen ak׺×n da kavitasyona etkisi vard×r. Girişteki hidrolik kay×plar, vorteks oluşumlar× ve türbülans yoğunluğu kavitasyonu etkileyen önemli parametrelerdir. 3. Pompalarda Kavitasyonun Öngörülmesi Pompalarda kavitasyonun öngörülmesi son y×llarda tamamen say×sal çözümler üzerine yoğunlaşm׺ durumdad×r. Buna rağmen en- düstriyel olarak kullan×m alan× bulan benzeşim kanunlar×n× özetlemekte fayda vard×r. Pompalar- da benzeşim kurallar× kullan×larak sabit Thoma say×s× için farkl× dönme say×lar×nda NPSH tahmini yap×labilmektedir [1,3] . Kavitasyon başlang×c× ve NPSH 3 için; dengesi teoremi kullan×larak şu denklemler yaz×lmaktad×r; zamana bağl× kavitasyon kovuğu oluşumlar× gözlemlenebilmiştir. ûekil 12’ de bu iki çarka ait performans eğrileri ve kavitasyon başlang×c× grafikleri verilmiştir. Görüldüğü üzere geometrik olarak benzer çarklar, NPSH i karakteristikleri bak×m×ndan da benzerlik göstermektedir. Periyodik kavitasyon başlang×c×n×n V /2 D şeklinde ifade edilen bir boyutsuz parametre ile ifade edilebildiği görülmüştür. Burada V kavitasyon say×s×, D ise hücum aç×s×d×r. Kavitasyon durumu ortaya ç×kt×ğ×nda pompa gü- rültü seviyelerinde hissedilir bir art׺ meydana gelmektedir. Kavitasyon başlang×c×n× ve sonraki safhalar×n× tayin edebilmek için ses ve titreşim ölçümleri yap×larak [5,6,7,8,9] kavitasyon ka- rakterizasyonu çal׺malar× yap×lm׺t×r. Deneysel sonuçlar kavitasyonun 147 Hz frekans×nda veya kanat geçiş frekans×n×n yar×s×nda (BPF/2) ortaya ç×kan ayr×k bir frekans× olduğunu göstermiştir. Buradan hareketle 147 Hz frekans×nda ortaya ç×kan ton, kavitasyon halindeki pompan×n ses spektras×ndan ayr×lm׺ ve kavitasyon başlan- g×c×n×n tayini için kullan×lm׺t×r. Böyle bir sistem NPSH i tayininde kullan×labileceği gibi, elektronik bir kontrol sistemi vas×tas×yla kritik NPSH değerine gelindiğinde bir alarm sistemini de çal׺t×rabilir. Söz konusu pompa [5] 2900 rpm 2 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § REF iREF i N N NPSH NPSH 2 3 3 ¸¸ ¹ · ¨¨ © § N N fNPSH NPSH REF REF 1 ; 1 ; ! ! ! f NN f NN ref ref Bu formüllerde f say×s×n×n tahmini tamamen deneysel sonuçlara ve tecrübeye bağl×d×r. Ak׺- kan s×cakl×ğ×n×n ve termodinamik özelliklerinin (ak׺kan tipinin) de NPSH üzerinde etkisi vard×r. Bunlar ampirik formüller vas×tas×yla bulunabilir. Ak׺kan s×cakl×ğ×n×n NPSH üzerindeki etkisi ûekil 11 de gösterilmiştir. Termodinamik etkilere bağl× olarak yap×lacak NPSH tahmini Stepanoff metodu veya Hidrolik Enstitüsü düzeltme grafikleri kullan×larak yap×labilmektedir. Bu öngörme yönteminde hal ûekil 11. Su s×cakl×ğ×n×n kavitasyona etkisi NPSH NPSH NPSH REF ’ 3 3 gCT h V V NPSH gf V L L V 2 2 ’ Ak׺kan×n içerisinde çözünmüş veya ak׺×n içerisine kar׺m׺ gazlar×n kavitasyon ka- rakterisitiğine etkileri incelenirken zahiri bir buharlaşma bas×nc× (P E ) tan×mlanmaktad×r. Bu durumda kavitasyon performans× klasik buhar oluşumu yaklaş×m× ile değil, ak׺ içerisindeki gazlar×n oluşumu ve büyümeleri ile karakterize edilmektedir. Mevcut NPSH* alan× ise gazlar×n ak׺ içerisindeki varl×ğ×ndan etkilenerek düş- mektedir. Böyle durumlarda NPSH A > NPSH R olmas×na rağmen NPSH A * < NPSH R tehlikesi vard×r. g P P NPSH E A / 01 * 3.1 Kavitasyon Karakteristiùinin Deneysel Olarak úncelenmesi (Ses, Titreüim ve Optik Ölçümler) Optik yöntemler ile kavitasyon karakterizasyo- nuna örnek olarak Darmstadt ve Braunschweig üniversitelerinde yap×lan bir çal׺ma verilebilir [4] . İki adet benzer çark×n geometrik özellikleri- nin periyodik tekrarlayan düşük debi kavitasyon karakteristikleri (rotating cavitation) üzerine olan etkileri optik ölçüm yöntemleri ile test edilmiştir. Söz konusu pompalar 0,5 benzerlik faktörü ile geometrik olarak ölçeklendirilmiş, ayn× özgül h×z ve ayn× Reynolds say×lar×nda çal׺malar× sağlan- m׺t×r. Rotating cavitation durumunu gözlemek için 12 bit CCD kamera ve strotoskopik ׺×k kaynaklar× kullan×lm׺t×r. Örnekleme h×z× 40000 kare/saniye seçilmiştir. Bu ölçüm teknikleri ile çark henüz 1 devir dönmüşken ortaya ç×kan