Tesisat Dergisi 238. Sayı (Ekim 2015)

94 Tesisat Dergisi Say× 238 - Ekim 2015 MAKALE Pompalarda Kavitasyon ve Öngörme Yöntemleri - 1. Bölüm 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× fazdanbuhara 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 Bu makalenin “3.2. Kavitasyon Karakteristiùinin Numerik Olarak incelenmesi”, “3.2.1. Tek Fazl× Ak×ü Modelleme ile Kavitasyon Hesaplama Yöntemleri” ve “3.2.2. Çift Fazl× Ak×ü Modelleme úle Kavitasyon Hesaplama Yöntemleri” baül×klar× 2. bölüm olarak bir sonraki say×m×zda verilecektir. Mehmet KAYA Standart Pompa ve Makina Sanayi Tic. A.û. POMPA-VANA DOSYASI 1. Pompalarda Kavitasyonlu Çal×üma Rejimleri Pompalar×n kavitasyonlu çal×üma duru- munda aüaù×daki durumlar ortaya ç×kabilir; 1.1. Hidrolik performans kayb× (H m , K ) Pompa çark× içerisinde yerel bas×nç dü- üümlerinin olduùu bölgeler kavitasyonun ilk olarak oluüacaù× bölgelerdir. Bu bölgelerde- ki bas×nç bölgesel olarak buharlaüma ba- s×nc×n×n üzerine yükseltilebilirse kavitasyon ortadan kalkacakt×r. Eùer emme hatt×nda yeterli bas×nç saùlanamam×üsa, pompa basma yüksekliùi kavitasyonsuz duruma göre daha düüük seviyelere çekilir. Bu durumda pompa gerekli debiyi saùlayamaz (pump duty shortfall). úkinci bir durumda ise, pompa optimum çal×üma noktas×n×n solundaki çok düüük debi deùerlerinde çal×ü×yorsa, çark taraf×ndan harcanan enerjinin büyük bir k×sm× ak×ükan× ×s×tmaya harcanacakt×r. Bu durumda sürekli çal×üma halinde ak×ükan buharlaümaya baülayacak ve pompa kavitasyona girecektir (vapour locking). 1.2. Hidrodinamik sebeplerle oluüan kavitasyona baùl× karars×zl×k Pompa k×smi debilerde çal×ü×rken ak×ü aç×s× ile çark kanad× giriü aç×lar× aras×nda uyumsuzluk ortaya ç×kmaktad×r. Bu durum ön yanaùa yak×n yerlerde daha belirgindir. Böyle durumlarda emme borusuna doùru bir resirkülasyon ak×m× baülamaktad×r. Bu sirkülasyon debi k×s×ld×kça daha da arta- cakt×r. Böylece ortaya ç×kan düüük bas×nç alanlar×nda kavitasyon ortaya ç×maktad×r (hydrodynamically induced cavitation surging). Buhar faz×na geçen ak×ükan emme hatt×na doùru ilerledikçe daha düüük bas×nç gradyenleriyle karü×laümakta ve kavitasyon bulutunun boyu büyümekte, çökmesi ise gecikmektedir. Bu karars×zl×k tipik olarak 2-10Hz aral×ù×nda bir frekansa sahiptir. 1.3. Termodinamik sebeplerle oluüan kavitasyona baùl× karars×zl×k Emme borusundaki bas×nç ak×ükan× s×v× faz×nda tutmaya yetmeyecek kadar azsa, pompa içerisinde ve hatta tesisat borular×n- da kavitasyon oluüabilir(thermodynamical- ly induced cavitation surging). Bu durumda ve benzer olarak vapour locking durumunda ortaya ç×kan ekstra buhar hacmi pompa gövdesi içerisindeki bas×nc× artt×rmaktad×r. Yukar×da özetlenen durumlara baùl× olarak pompalarda 3 çeüit kavitasyonlu çal×üma rejimi tan×mlanm×üt×r. Kararl× (stable) çal×üma rejimi pump duty shortfall durumu ile iliükin olarak ortaya ç×kmaktad×r. Bu rejim herhangi bir debi deùerinde gerçekleüebilir. Buhar ak×ü× gözlemlenebilirdir ve buhar kabar- c×klar×n×n kaplad×ù× hacim zamandan baù×ms×zd×r. Karars×z (unstable) çal×üma rejimi hidrodi- namik sebeplerle oluüan kavitasyona baùl× karars×zl×ù×n sonucunda ortaya ç×kar. Bu