خصائص الصمامات: الخاصية المركّبة ليست الذاتية

خاصيةُ التدفق في صمام التحكم تحدد العلاقة بين الفتح والتدفق: خطية، أو متساوية النسبة المئوية، أو سريعة الفتح.

وتلك المنحنيات تُقاس عند فرق ضغط ثابت. أما في المنظومة الحقيقية فليس فرق الضغط ثابتًا: فمع فتح الصمام يرتفع التدفق، وترتفع خسارة المنظومة، ويهبط الفرق عبر الصمام.

سلطة الصمام

والنتيجة أن الخاصية المركّبة تختلف عن الذاتية. والمعامل الحاكم هو نسبةُ هبوط الضغط عبر الصمام المفتوح تمامًا إلى هبوط الضغط الكلي في المنظومة — وهي سلطةُ الصمام.

فإذا انخفضت السلطة بلغ التدفقُ قيمته الكاملة تقريبًا خلال أول عشرين بالمئة من الفتح، ولم تفعل الثمانون درجة الباقية شيئًا. فتضيع دقةُ التحكم وتتأرجح المنظومة. ولهذا بالذات وُجدت الخاصية متساوية النسبة المئوية.

التجويف والومض

أثناء الخنق يتسارع الجريان عند حنجرة الصمام ويهبط الضغط. فإذا هبط ضغطُ الحنجرة دون ضغط البخار تكوّنت فقاعات.

التجويف. إذا تعافى الضغط في المجرى اللاحق انهارت الفقاعات. وهذا يُحدث ضجيجًا واهتزازًا وتآكلًا؛ والتلف لا يقع في الصمام عادةً بل في جدار الأنبوب على بُعد بضعة أقطار بعده.

الومض. إذا بقي الضغط اللاحق دون ضغط البخار لم تنهر الفقاعات واستمر الجريان ثنائي الطور. ويكون للتآكل طابع مختلف، ويختنق الجريان.

والتمييز مهم عمليًا: فعلاجُ التجويف اختناق متعدد المراحل (خفض الضغط على مراحل)، أما الومض فعلاجه اختيارُ المادة والهندسة.

النمذجة

الضغط الأدنى الموضعي عند الحنجرة أدنى بوضوح من المتوسط المستقر؛ ومسألةُ بدء التجويف تستدعي حلًّا عابرًا. انظر ملاحظة التجويف.

وفي خدمة الغاز قد يحدث اختناق عند الحنجرة فيصير الجريان مستقلًا عن الضغط اللاحق. انظر ملاحظة الجريان القابل للانضغاط.

المراجع

1. Singhal, A. K., Athavale, M. M., Li, H. & Jiang, Y. (2002). Mathematical basis and validation of the full cavitation model. Journal of Fluids Engineering, 124(3), 617–624. DOI: 10.1115/1.1486223
2. Hydraulic Institute. ANSI/HI 9.6.1 — Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin. Hydraulic Institute, Parsippany, NJ.