1, תופעת קוויטציה
כאשר הלחץ של נוזל מופחת ללחץ האידוי בטמפרטורה מסוימת, נוצרות בועות בנוזל. תופעה זו של יצירת בועות נקראת cavitation. הבועות הנוצרות במהלך הקוויטציה, כאשר זורמות ללחץ גבוה, יורדות בנפחן ולבסוף מתפוצצות. תופעת היעלמות הבועות בנוזל עקב עליית הלחץ נקראת קריסת cavitation.
במהלך פעולת המשאבה, אם הלחץ המוחלט של הנוזל הנשאב באזור מקומי (בדרך כלל נקודה מסוימת מאוחר יותר בכניסת להב האימפלר) יורד מסיבה כלשהי ללחץ אידוי הנוזל באותה טמפרטורה, הנוזל מתחיל להתאדות באותו מקום, מייצר כמות גדולה של אדים ויוצר בועות. כאשר הנוזל המכיל מספר רב של בועות עובר קדימה דרך אזור הלחץ הגבוה- בתוך האימפלר, הנוזל בלחץ הגבוה- מסביב לבועות גורם לבועות להתכווץ במהירות ואף להתפוצץ. במקביל שהבועה מתעבה ונקרעת, חלקיקי הנוזל ממלאים את החלל במהירות גבוהה, יוצרים אפקט פטיש מים חזק ופוגעים במשטח המתכת בתדירות פגיעה גבוהה. מתח הפגיעה יכול להגיע למאות עד אלפי אטמוספרות, ותדירות הפגיעה יכולה להגיע לעשרות אלפי פעמים בשנייה. במקרים חמורים, זה יכול לגרום להתמוטטות עובי הדופן.
תהליך יצירת הבועות במשאבת המים וגרימת נזק למרכיבי הזרימה עקב קרע בועות נקרא קאוויטציה במשאבת המים. לאחר שקוויטציה מתרחשת במשאבת מים, היא לא רק פוגעת ברכיבי זרם היתר אלא גם מייצרת רעש ורעידות, מה שמוביל לירידה בביצועי המשאבה. במקרים חמורים היא עלולה להפריע לנוזל במשאבה ולמנוע ממנה לפעול כראוי.
2, נוסחת יחסים בסיסית לקוויטציה במשאבה
התנאים לקוויטציה במשאבה נקבעים הן על ידי המשאבה עצמה והן על ידי מכשיר היניקה. לכן, יש לשקול לימוד התנאים לקוויטציה הן מהמשאבה עצמה והן ממכשיר היניקה. הקשר הבסיסי בין קוויטציה במשאבה הוא
NPSHc פחות או שווה ל-NPSHr פחות או שווה ל-[NPSH] פחות או שווה ל-NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - מתחיל חילוף משאבה
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - משאבה ללא קוויטציה
בנוסחה, NPSHa - קצבת קוויטציה במכשיר, המכונה גם קצבת קוויטציה אפקטיבית, ככל שהכמות גדולה יותר, הסיכוי לקוויטציה קטן יותר;
NPSHr - קצבת קוויטציה של משאבה, הידועה גם בתור קצבת קוויטציה הכרחית או ירידה בלחץ דינמי בכניסת המשאבה. ככל שה-NPSHr קטן יותר, כך הביצועים נגד קוויטציה טובים יותר;
NPSHc - קצבת cavitation קריטית, מתייחס לקצבת cavitation המקבילה לירידה מסוימת בביצועי המשאבה;
[NPSH] - קצבת cavitation המותרת, היא קצבת cavitation המשמשת לקביעת תנאי הפעולה של המשאבה, בדרך כלל נלקחת כ-[NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc.
3, חישוב קצבת הקוויטציה של המכשיר
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, אמצעים למניעת קוויטציה
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. האמצעים למניעת קוויטציה הם כדלקמן:
1. הפחת את גובה היניקה הגיאומטרי Hg (או הגדל את גובה הזרימה הגיאומטרית חזרה);
2. כדי להפחית את אובדן השאיפה hc, ניתן לעשות מאמצים להגדיל את קוטר הצינור, למזער את אורך הצינור, עיקולים ואביזרים וכו';
3. למנוע פעולה ממושכת בתנאי תנועה גבוהים;
4. באותה מהירות וקצב זרימה, שימוש במשאבת יניקה כפולה מפחית את קצב זרימת הכניסה והופך את המשאבה לפחות נוטה לקוויטציה;
כאשר מתרחשת קוויטציה במשאבה, יש להפחית את קצב הזרימה או להפחית את המהירות במהלך הפעולה;
למצב בריכת היניקה של המשאבה יש השפעה משמעותית על קוויטציה של המשאבה;
7. עבור משאבות הפועלות בתנאים קשים, ניתן להשתמש בחומרים נגד קוויטציה כדי למנוע נזק לקוויטציה.
