Najbardziej powszechnymi elementami zwiększającymi ryzyko kawitacji są:
- Niskie (wlotowe) ciśnienie statyczne
- Duży spadek ciśnienia na zaworze
- Wysoka temperatura płynu
Kawitacja - Moc ukryta w bąbelkach
Zasadniczo istnieją dwa sposoby zagotowania wody, podgrzania jej do około 100 stopni C (pod ciśnieniem atmosferycznym) lub znaczne zmniejszenie ciśnienia. Aby zmniejszyć ciśnienie, możemy zwiększyć prędkość do punktu, w którym woda nie może już istnieć jako ciecz. Gdy ciecz przechodzi przez otwór między grzybem zaworu a gniazdem, prędkość cieczy wzrasta, a ciśnienie statyczne odpowiednio maleje (zasada Bernoulli'ego). Gdy ciśnienie statyczne w dowolnym punkcie zaworu spada poniżej ciśnienia parowania (w odniesieniu do temperatury płynu), powstają pęcherzyki pary, gdy ciecz zaczyna wrzeć (lokalnie). Jeżeli ciecz zawiera rozpuszczone gazy, są one również oddzielane w coraz większym stopniu przy spadku ciśnienia.
Wytworzone pęcherzyki pary są porywane w przepływie za najmniejszym obszarem między grzybem zaworu a gniazdem, gdzie prędkość spada, a ciśnienie statyczne wzrasta. Pęcherzyki pary implodują wtedy gwałtownie w punkcie, w którym lokalne ciśnienie statyczne ponownie wzrasta powyżej ciśnienia pary cieczy. Te implozje generują potężne lokalne fale uderzeniowe i wibracje, które mogą szybko zniszczyć i uszkodzić zawór. Implozja może generować wzrost ciśnienia nawet o kilka tysięcy barów.
Oprócz drastycznego skrócenia żywotności zaworu, kawitacja powoduje znaczny hałas (często nie do zniesienia), który brzmi tak, jakby przez zawór wydmuchiwano piasek.
Poniższy schemat przedstawia wykres ciśnienia statycznego wewnątrz zaworu, gdy przepływa przez niego ciecz. Jeśli prężność pary cieczy jest pv1, w zaworze pojawi się kawitacja, jeśli ciśnienie pary cieczy wynosi pv2, nie ma ryzyka kawitacji.
Obraz
Ryzyko kawitacji zależy w dużym stopniu od konstrukcji zaworu. Aby określić, czy istnieje ryzyko kawitacji w zaworze do konkretnego zastosowania, potrzebne są dane eksperymentalne. Zazwyczaj dane zapewniają minimalne wymagane ciśnienie statyczne wymagane przed zaworem, aby uniknąć kawitacji w zależności od spadku ciśnienia w zaworze i temperatury wody. Jest to podobne do wymagań NPSH dla pompy.W przypadku zaworów przelotowych typu Y, takich jak STAD / STAF, dobrą zasadą jest, że jeśli temperatura wody jest niższa niż 100 ° C, a ciśnienie wlotowe (względne) jest dwa razy większe niż spadek ciśnienia w zaworze, nie ma szczególnego ryzyka kawitacji. Zawsze pamiętaj, że systemy z elementami dynamicznymi zawsze będą narażone na większe ryzyko.
Autor: Mirosław Tylek