Pompa seçiminde en yaygın kabul şudur: mevcut emme yükü gerekli emme yükünden büyükse (NPSHa > NPSHr) kavitasyon yoktur. Bu yanlıştır ve sebebi NPSHr'nin tanımında gizlidir.
NPSHr zaten kavitasyonlu bir noktadır
Yayımlanan NPSHr değeri, pompanın basma yüksekliğinin %3 düştüğü noktadır. Yani o değere ulaşıldığında kavitasyon çoktan başlamış, kanatların bir kısmı buhar örtüsü altında çalışıyordur. Kavitasyonun başlangıcı (inception) bu değerin belirgin biçimde üzerindedir.
Bu yüzden bir pay gerekir. ANSI/HI 9.6.1, uygulamaya, pompa tasarımına ve çalışma noktasının en yüksek verim noktasına (BEP) uzaklığına göre önerilen NPSH payını tanımlar [1]. Pay, uygulamadan uygulamaya değişir — hidrokarbon proses pompasıyla su/atıksu pompası aynı payı almaz.
Çalışma noktası BEP'ten uzaklaştıkça
Kısmi debide akış kanada doğru açıyla girmez; emme kenarında ayrılma ve geri akış oluşur. Yerel en düşük basınç, ortalama emme basıncının çok altına iner. Aynı pompa, BEP'te sorunsuz çalışırken %50 debide kavitasyon yapabilir.
Analiz kurarken bunun sonucu şudur: tek bir çalışma noktasında kavitasyon kontrolü yeterli değildir. Eğrinin en azından kısmi debi ucunda ayrıca bakılmalıdır.
Modelleme
Kavitasyon modelleri buhar üretim ve yoğuşma hızlarını Rayleigh-Plesset denkleminin indirgenmiş bir formundan türetir; Singhal ve arkadaşlarının "tam kavitasyon modeli" bunlara çözünmüş gaz ve türbülans basınç dalgalanmasını da katar [2].
Pratikte dikkat edilecekler:
- Buhar basıncı sıcaklığa bağlıdır. 20 °C suyla 80 °C su aynı problemi vermez; besleme suyu pompalarında bu belirleyicidir.
- Kalıcı rejim yanıltır. Anlık en düşük basınç ortalamanın belirgin altındadır; kavitasyon başlangıcı sorusu genellikle zamana bağlı çözüm ister. Bkz. kalıcı mı zamana bağlı mı notu.
- Sonucu mutlak değil karşılaştırmalı kullanın. Kavitasyon modelleri başlangıç noktasını mutlak olarak vermekte zayıftır; iki kanat geometrisinden hangisinin daha geç kavite ettiği sorusunda ise güvenilirdir. Bkz. kaç haneyle verilmeli notu.
Vanalarda da aynı mekanizma
Kelebek ve küresel vanalarda kısma sırasında boğaz basıncı buhar basıncının altına iner. Buradaki tehlike verim kaybı değil, kabarcıkların aşağı akışta çökerken yarattığı erozyondur — hasar çoğu zaman vananın kendisinde değil, birkaç çap ötedeki boruda görülür.
Kaynaklar
- Hydraulic Institute. ANSI/HI 9.6.1 — Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin. Hydraulic Institute, Parsippany, NJ.
- 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