อะไรทำให้เกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียว

การเกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียวเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนและอาจสร้างความเสียหาย ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของปั๊ม เป็นผู้จำหน่ายปั๊มหอยโข่งเดี่ยว ได้แก่ปั๊มหอยโข่งไอเอชเอฟเคมิคอลส์-ปั๊มหอยโข่งแนวนอนเดี่ยว, และปั๊มหอยโข่งแบบท่อการทำความเข้าใจสาเหตุของการเกิดโพรงอากาศถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการให้บริการโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพแก่ลูกค้าของเรา

1. แรงดันตกและการกลายเป็นไอ

สาเหตุพื้นฐานของการเกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียวนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงแรงดันภายในปั๊ม เมื่อของเหลวเข้าสู่ปั๊ม ใบพัดหมุนจะถูกเร่ง ตามหลักการของเบอร์นูลลี เมื่อความเร็วของของเหลวเพิ่มขึ้น ความดันจะลดลง หากความดัน ณ จุดใดจุดหนึ่งในปั๊มลดลงต่ำกว่าความดันไอของของเหลวที่อุณหภูมิใช้งาน ของเหลวนั้นจะเริ่มระเหยกลายเป็นฟองไอ

ในปั๊มหอยโข่งตัวเดียว บริเวณที่ความดันมีแนวโน้มที่จะลดลงต่ำกว่าความดันไอมากที่สุดนั้นอยู่ใกล้กับใบพัด โดยเฉพาะที่ทางเข้า การหมุนด้วยความเร็วสูงของใบพัดจะสร้างบริเวณแรงดันต่ำ และหากแรงดันขาเข้าไม่เพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้แรงดันลดลงต่ำกว่าความดันไอ การเกิดโพรงอากาศจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ในปั๊มที่ใช้จัดการน้ำที่อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 20°C ซึ่งความดันไออยู่ที่ประมาณ 2.34 กิโลปาสคาล) หากแรงดันในปั๊มลดลงต่ำกว่าค่านี้ น้ำจะเริ่มเดือดและก่อตัวเป็นฟองไอ

2. NPSH ไม่เพียงพอ (หัวดูดสุทธิบวก)

หัวดูด Net Positive เป็นตัวแปรสำคัญในการทำงานของปั๊ม NPSHa (หัวดูด Net Positive ที่จำเป็น) เป็นหัวจริงที่ทางเข้าปั๊มเพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศ ในขณะที่ NPSHr (หัวดูด Net Positive ที่จำเป็น) เป็นหัวดูดขั้นต่ำที่ปั๊มต้องการในการทำงานโดยไม่มีการเกิดโพรงอากาศ

เมื่อ NPSHa น้อยกว่า NPSHr ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดโพรงอากาศขึ้น มีปัจจัยหลายประการที่สามารถนำไปสู่ ​​NPSHa ที่ไม่เพียงพอได้ สาเหตุที่พบบ่อยประการหนึ่งคือการยกแรงดูดสูง หากปั๊มตั้งอยู่เหนือแหล่งของเหลวมากเกินไป หัวคงที่ที่ทางเข้าปั๊มจะลดลง ตัวอย่างเช่น หากติดตั้งปั๊มหอยโข่งแนวนอนตัวเดียวบนแท่นเหนือถังเก็บหลายเมตร น้ำหนักของคอลัมน์ของเหลวระหว่างถังและทางเข้าปั๊มไม่เพียงพอที่จะรักษาแรงดันสูงเพียงพอที่ทางเข้าปั๊ม

อีกปัจจัยหนึ่งคือการสูญเสียแรงเสียดทานในท่อดูด ท่อดูดที่มีผนังยาว แคบ หรือหยาบอาจทำให้สูญเสียแรงดันอย่างมากเนื่องจากการเสียดสี การสูญเสียเหล่านี้จะลดแรงดันที่มีอยู่ที่ทางเข้าปั๊ม ดังนั้นจึงลด NPSHa นอกจากนี้ การอุดตันหรือข้อจำกัดในท่อดูด เช่น ตัวกรองหรือวาล์วที่อุดตันซึ่งเปิดไม่สุดก็สามารถลด NPSHa ได้เช่นกัน

3. อัตราการไหลสูง

การใช้งานปั๊มหอยโข่งตัวเดียวที่อัตราการไหลสูงกว่าอัตราการไหลของการออกแบบสามารถทำให้เกิดโพรงอากาศได้เช่นกัน เมื่ออัตราการไหลเกินความสามารถในการออกแบบของปั๊ม ใบพัดจะต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อเคลื่อนย้ายปริมาตรของเหลวที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีความเร็วสูงขึ้นและแรงดันภายในปั๊มลดลง

เมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมใบพัดจะมีนัยสำคัญมากขึ้น NPSHr ที่ต้องการจะเพิ่มขึ้นตามอัตราการไหลด้วย หากระบบไม่สามารถจัดหา NPSHa เพิ่มเติมที่จำเป็นเพื่อให้ตรงกับ NPSHr ที่เพิ่มขึ้นที่อัตราการไหลที่สูงขึ้น การเกิดโพรงอากาศจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ปั๊มที่ออกแบบมาเพื่อทำงานที่อัตราการไหล 50 ลบ.ม./ชม. อาจเกิดโพรงอากาศหากอัตราการไหลเพิ่มขึ้นเป็น 70 ลบ.ม./ชม. โดยไม่ได้เพิ่มหัวดูดที่มีอยู่ให้สอดคล้องกัน

4. คุณสมบัติของเหลว

คุณสมบัติของของเหลวที่ถูกสูบยังส่งผลต่อการเกิดโพรงอากาศอีกด้วย ของเหลวต่างชนิดมีความดันไอต่างกันที่อุณหภูมิเดียวกัน ของเหลวที่มีความดันไอสูงกว่ามีแนวโน้มที่จะเกิดโพรงอากาศมากกว่า ตัวอย่างเช่น ของเหลวระเหยง่าย เช่น น้ำมันเบนซินหรือแอลกอฮอล์ มีแรงดันไอสูงกว่าน้ำที่อุณหภูมิห้องมาก ปั๊มหอยโข่งตัวเดียวที่ใช้กับของเหลวที่ระเหยง่ายเหล่านี้จะต้องใช้แรงดันขาเข้าที่สูงขึ้นเพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

ความหนืดของของเหลวก็มีบทบาทเช่นกัน ของเหลวที่มีความหนืดสูงต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการสูบ และอาจส่งผลให้แรงดันภายในปั๊มลดลงสูงขึ้น เป็นผลให้ความดันอาจลดลงต่ำกว่าความดันไอได้ง่ายขึ้น และเพิ่มโอกาสเกิดโพรงอากาศ

5. การออกแบบและสภาพปั๊ม

การออกแบบปั๊มหอยโข่งตัวเดียวสามารถทำให้เกิดโพรงอากาศได้ ใบพัดที่มีการออกแบบที่ไม่ดี เช่น รูปร่างหรือขนาดใบพัดที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดรูปแบบการไหลที่ไม่สม่ำเสมอและแรงดันตกมากเกินไป ตัวอย่างเช่น หากใบพัดบางเกินไปหรือมีขอบนำที่แหลมคม แรงดันตกใกล้ใบพัดจะมีนัยสำคัญมากขึ้น ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโพรงอากาศ

สภาพของปั๊มก็มีความสำคัญเช่นกัน ใบพัดที่สึกหรอหรือส่วนประกอบปั๊มเสียหายอาจขัดขวางการไหลของของเหลวและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน หากใบพัดเกิดการสึกกร่อนเนื่องจากการใช้งานเป็นเวลานานหรือการกัดกร่อน อาจไม่สามารถรักษาการไหลที่ราบรื่นได้ ส่งผลให้เกิดบริเวณแรงดันต่ำและการเกิดโพรงอากาศ

6. เงื่อนไขของระบบ

สภาพภายนอกของระบบอาจทำให้เกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียวได้ ตัวอย่างเช่น หากปั๊มทำงานในระบบที่มีระดับของเหลวผันผวน NPSHa อาจแตกต่างกันไป เมื่อระดับของเหลวในถังต้นทางลดลง หัวคงที่ที่ทางเข้าปั๊มจะลดลง ซึ่งอาจนำไปสู่โพรงอากาศได้

ในระบบท่อ การเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางหรือทิศทางของท่ออย่างกะทันหันอาจทำให้เกิดการรบกวนการไหลและแรงดันลดลง ตัวอย่างเช่น ข้องอแหลมคมในท่อดูดสามารถสร้างกระแสน้ำวนและบริเวณแรงดันต่ำ ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโพรงอากาศ

ผลของการเกิดโพรงอากาศ

การเกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียวอาจมีผลเสียหลายประการ ประการแรกอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อส่วนประกอบของปั๊มได้ เมื่อฟองอากาศยุบตัว พวกมันจะสร้างคลื่นกระแทกพลังงานสูงที่สามารถกัดกร่อนใบพัด โครง และชิ้นส่วนภายในอื่นๆ ของปั๊มได้ การสึกกร่อนนี้สามารถส่งผลให้ประสิทธิภาพของปั๊มลดลง การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้น และในที่สุดจะทำให้ปั๊มทำงานล้มเหลว

ประการที่สอง การเกิดโพรงอากาศสามารถลดประสิทธิภาพของปั๊มได้ การมีอยู่ของฟองไอในของเหลวรบกวนรูปแบบการไหลปกติ ส่งผลให้ความสามารถของปั๊มในการสร้างส่วนหัวและการไหลลดลง ส่งผลให้เอาท์พุตของปั๊มลดลง ซึ่งอาจส่งผลต่อการทำงานโดยรวมของระบบ

การป้องกันการเกิดโพรงอากาศ

เพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศในปั๊มแรงเหวี่ยงตัวเดียว สามารถทำได้หลายมาตรการ ประการแรก ตรวจสอบให้แน่ใจว่า NPSHa มากกว่า NPSHr ซึ่งสามารถทำได้โดยการลดแรงยกในการดูด ลดการสูญเสียแรงเสียดทานในท่อดูดให้เหลือน้อยที่สุด และรักษาระดับของเหลวที่เหมาะสมในถังต้นทาง

ประการที่สอง เลือกปั๊มให้เหมาะสมกับการใช้งาน พิจารณาคุณสมบัติของของเหลวที่กำลังสูบ อัตราการไหลที่ต้องการ และสภาวะของระบบเมื่อเลือกปั๊ม ปั๊มที่มี NPSHr ต่ำกว่าอาจเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานที่ NPSHa ที่มีอยู่มีจำกัด

การบำรุงรักษาปั๊มเป็นประจำก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน ตรวจสอบและทำความสะอาดใบพัด ท่อดูด และส่วนประกอบอื่นๆ เป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลราบรื่นและการทำงานที่เหมาะสม เปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอทันทีเพื่อป้องกันการเกิดโพรงอากาศที่เกิดจากส่วนประกอบที่เสียหาย

ในฐานะซัพพลายเออร์ของปั๊มหอยโข่งเดี่ยว เราเข้าใจถึงความสำคัญของการป้องกันการเกิดโพรงอากาศเพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ของระบบของคุณ ของเราปั๊มหอยโข่งไอเอชเอฟเคมิคอลส์-ปั๊มหอยโข่งแนวนอนเดี่ยว, และปั๊มหอยโข่งแบบท่อได้รับการออกแบบด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศ หากคุณกำลังประสบปัญหาคาวิเทชันหรือต้องการคำแนะนำในการเลือกปั๊ม โปรดติดต่อเราเพื่อขอคำแนะนำและวิธีแก้ปัญหาจากมืออาชีพ

อ้างอิง

• Karassik, IJ, เมสซีนา, เจพี, คูเปอร์, PT, & Heald, CC (2008) คู่มือปั๊ม (ฉบับที่ 4) แมคกรอว์ - ฮิลล์
• สเตปานอฟ, เอเจ (1957) ปั๊มหอยโข่งและไหลตามแนวแกน: ทฤษฎี การออกแบบ และการประยุกต์ ไวลีย์.
• อิเดลชิค, IE (2007) คู่มือความต้านทานไฮดรอลิก (ฉบับที่ 4) บ้านเบเกิล.