1, fenômeno de cavitação
Quando a pressão de um líquido é reduzida à pressão de vaporização a uma determinada temperatura, são geradas bolhas no líquido. Este fenômeno de geração de bolhas é denominado cavitação. As bolhas geradas durante a cavitação, ao fluir para alta pressão, diminuem de volume e eventualmente estouram. O fenômeno das bolhas que desaparecem no líquido devido ao aumento da pressão é chamado de colapso por cavitação.
Durante a operação da bomba, se a pressão absoluta do líquido bombeado em uma área local (geralmente um certo ponto mais tarde na entrada da pá do impulsor) cair para a pressão de vaporização do líquido naquela temperatura devido a algum motivo, o líquido começa a vaporizar naquele local, produzindo uma grande quantidade de vapor e formando bolhas. Quando o líquido contendo um grande número de bolhas passa pela área de alta-pressão dentro do impulsor, o líquido de alta-pressão ao redor das bolhas faz com que elas encolham rapidamente e até mesmo estourem. Ao mesmo tempo que a bolha se condensa e se rompe, as partículas líquidas preenchem a cavidade em alta velocidade, gerando um forte efeito de golpe de aríete e atingindo a superfície metálica com alta frequência de impacto. A tensão de impacto pode atingir centenas a milhares de atmosferas, e a frequência de impacto pode atingir dezenas de milhares de vezes por segundo. Em casos graves, pode causar degradação da espessura da parede.
O processo de geração de bolhas na bomba d'água e dano aos componentes do fluxo devido à ruptura da bolha é denominado cavitação na bomba d'água. Depois que a cavitação ocorre em uma bomba d'água, ela não apenas danifica os componentes de sobrecorrente, mas também produz ruído e vibração, levando a uma diminuição no desempenho da bomba. Em casos graves, pode interromper o líquido da bomba e impedir o seu funcionamento adequado.
2, Fórmula básica de relacionamento para cavitação de bomba
As condições para a cavitação da bomba são determinadas pela própria bomba e pelo dispositivo de sucção. Portanto, o estudo das condições de cavitação deve ser considerado tanto da própria bomba quanto do dispositivo de sucção. A relação básica entre a cavitação da bomba é
NPSHc Menor ou igual a NPSHr Menor ou igual a [NPSH] Menor ou igual a NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - A cavitação da bomba começa
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Bomba sem cavitação
Na fórmula, NPSHa - subsídio de cavitação do dispositivo, também conhecido como subsídio de cavitação efetivo, quanto maior a quantidade, menor a probabilidade de cavitação;
NPSHr - Permissão de cavitação da bomba, também conhecida como tolerância de cavitação necessária ou queda de pressão dinâmica na entrada da bomba. Quanto menor for o NPSHr, melhor será o desempenho anti-cavitação;
NPSHc - tolerância crítica de cavitação, refere-se à permissão de cavitação correspondente a uma certa diminuição no desempenho da bomba;
[NPSH] - Permissão de cavitação permitida, é a tolerância de cavitação usada para determinar as condições de operação da bomba, geralmente considerada como [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc.
3, Cálculo da permissão de cavitação do dispositivo
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Medidas para prevenir a cavitação
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. As medidas para prevenir a cavitação são as seguintes:
1. Reduza a altura geométrica de sucção Hg (ou aumente a altura geométrica de refluxo);
2. Para reduzir a perda por inalação hc, esforços podem ser feitos para aumentar o diâmetro do tubo, minimizar o comprimento da tubulação, curvas e acessórios, etc;
3. Evitar operação prolongada sob condições de tráfego intenso;
4. Na mesma velocidade e vazão, o uso de uma bomba de sucção dupla reduz a vazão de entrada e torna a bomba menos propensa à cavitação;
Quando ocorre cavitação na bomba, a vazão deve ser reduzida ou a velocidade deve ser reduzida durante a operação;
A condição da piscina de sucção da bomba tem um impacto significativo na cavitação da bomba;
7. Para bombas que operam sob condições adversas, materiais anti-cavitação podem ser usados para evitar danos por cavitação.
