HM380 Kawitacja w pompach Sprzęt dydaktyczny Sprzęt do szkolenia zawodowego Sprzęt laboratoryjny do mechaniki płynów

1. Przegląd produktu
1.1 Wprowadzenie do kawitacji
Kawitacja w pompach wodnych odnosi się do procesu, w którym pęcherzyki powietrza w obszarze niskiego ciśnienia układu przepływowego pompy wodnej są sprężane i szybko zapadają się, gdy woda dociera do obszaru wysokiego ciśnienia. Powoduje to pogorszenie wydajności hydraulicznej i uszkodzenie elementów układu przepływowego.
Gdy efektywny margines kawitacji pompy wodnej jest mniejszy niż wymagany margines kawitacji pompy wodnej, a ciśnienie parcjalne w pompie spada do ciśnienia parowania nasyconego w temperaturze cieczy, zanieczyszczenia, drobne cząstki stałe lub granica faz cieczy (ciecz i ciało stałe) w cieczy (jądro gazu znajdujące się w szczelinie między powierzchniami styku) szybko rozrastają się, tworząc pęcherzyk kawitacyjny, który dociera do obszaru wysokiego ciśnienia wraz z przepływem wody i szybko zapada się w wyniku sprężania otaczającej cieczy. W strefie zapadnięcia kawitacyjnego powierzchnia metalu poddawana jest działaniu siły uderzenia hydraulicznego o częstotliwości sięgającej dziesiątek tysięcy uderzeń na sekundę, działającej na bardzo małym obszarze, przez co jej naprężenie może osiągnąć tysiące ciśnień atmosferycznych. Częste działanie tak dużego naprężenia powoduje odkształcenie plastyczne i stwardnienie warstwy powierzchniowej metalu, co skutkuje miejscowym zmęczeniem materiału i mikropęknięciami, sprzyjającymi rozwojowi kawitacji. Elementy metalowe pękają i odpryskują. Kawitacja może występować z tyłu i z przodu łopatek wirnika lub między zewnętrzną krawędzią wirnika a ścianą komory wirnika. Zasadniczo kawitacja w pompach wodnych zmniejsza przepływ, wysokość podnoszenia, moc i wydajność pompy, powodując drgania i hałas jednostki, skracając żywotność urządzeń i wpływając na bezpieczeństwo inżynieryjne. Sytuacja jest poważniejsza w przypadku pomp pobierających wodę ze strumieni o dużej zawartości piasku.
1.2 Przyczyny kawitacji w pompach wodnych:
Gdy ciśnienie wlotowe pompy jest niższe niż ciśnienie pary nasyconej w tej temperaturze, ciecz odparowuje. Jednocześnie gaz rozpuszczony w cieczy może wydostawać się z cieczy, tworząc dużą liczbę małych pęcherzyków pary, które podążają za cieczą. Podczas przepływu do kanału przepływowego wirnika, gdy ciśnienie generowane przez obrót wirnika jest wyższe niż ciśnienie pary nasyconej, te małe pęcherzyki pary ponownie kondensują się i gasną, tworząc wnękę. W tym momencie otaczająca ciecz pędzi w kierunku wnęki z bardzo dużą prędkością, a cząsteczki cieczy zderzają się ze sobą, tworząc lokalny wstrząs hydrauliczny, który powoduje, że lokalne ciśnienie osiąga setki atmosfer. Im większy pęcherzyk, tym silniejszy będzie lokalny udar hydrauliczny po jego skropleniu i zgaszeniu. Prędkość tego uderzenia hydraulicznego jest bardzo duża, z częstotliwością do 2500 uderzeń na sekundę, a gwałtowne uderzenia występują na powierzchni wirnika, powodując korozję mechaniczną. Wspomniane powyżej kompleksowe zjawisko parowania, kondensacji, uderzenia i erozji metalu cieczy nazywa się kawitacją.

1.3 Uszkodzenia kawitacyjne
Gdy pęcherzyk pary zgaśnie, cząsteczki cieczy zderzają się ze sobą, co powoduje hałas. Przy silnej kawitacji wystąpią wibracje. Przepływ, siła nośna i wydajność znacznie się zmniejszą, a dodatkowo wystąpi zjawisko „ewakuacji”. Jednocześnie wirnik ulegnie przerzedzeniu z powodu erozji kawitacyjnej. Przebijane są nawet łopatki i pokrywa. Kawitacja prowadzi do niskiej wydajności pompy, niestabilnej pracy urządzenia, zmęczenia materiału i erozji powierzchni metalowych oraz zwiększonego hałasu i wibracji. Dlatego konieczne jest analizowanie, badanie i monitorowanie kawitacji pomp wodnych w fazie projektowania i zarządzania eksploatacją oraz podejmowanie skutecznych środków ochronnych na czas.
1.4 Wprowadzenie do produktu
Ten produkt może służyć do zademonstrowania efektu kawitacji wirnika pompy odśrodkowej. Obudowa pompy i rury po stronie wlotowej pompy są wykonane z przezroczystego tworzywa sztucznego, co umożliwia obserwację procesu kawitacji. Zrób zdjęcie z krótkim czasem naświetlania (lampa błyskowa), aby uzyskać doskonały obraz pęcherzyków. Zawory na wlocie i wylocie pompy umożliwiają odpowiednią regulację przepływu i ciśnienia. Ciśnienie po stronie wlotowej i wylotowej jest wyświetlane na dwóch manometrach. Zbiornik wody jest wyposażony w grzałkę, a temperatura wody może być kontrolowana. Jednocześnie wyświetlane są temperatura wody, natężenie przepływu i prędkość obrotowa pompy w zbiorniku. Woda jest chłodzona przez system zasilania wodnego.
2. Parametry wydajności
Wymiary: Dł. x Szer. x Wys. 1000 x 630 x 590 mm
Waga: <70 kg
Napięcie: AC 220 V 50 Hz
Pompa wodna: moc 370 W, wydajność 3 m³/h, wysokość podnoszenia: 14 metrów
Zbiornik wody: 20 l
Ciśnienie (wlot): -1…0 bar
Ciśnienie (wylot): 0…1,5 bar
Temperatura: 0…60°C