Bir kontrol vanasının akış karakteristiği, açıklık ile debi arasındaki ilişkiyi tanımlar: doğrusal, eşit yüzdeli ya da hızlı açılan.
Bu eğriler sabit basınç farkı altında ölçülür. Gerçek sistemde basınç farkı sabit değildir: vana açıldıkça debi artar, sistem kaybı artar ve vana üzerindeki fark azalır.
Vana yetkisi
Sonuç, kurulu karakteristiğin doğal karakteristikten farklı olmasıdır. Belirleyici parametre, vananın tam açıkken üzerindeki basınç farkının sistemin toplam farkına oranıdır (vana yetkisi).
Yetki düşükse, vana açıklığının ilk yüzde yirmisinde debi neredeyse tam değere ulaşır ve kalan seksen derece hiçbir şey yapmaz. Kontrol çözünürlüğü kaybolur, sistem salınır. Eşit yüzdeli karakteristik tam olarak bu etkiyi dengelemek için vardır.
Kavitasyon ve flashing
Kısma sırasında akış vana boğazında hızlanır ve basınç düşer. Boğaz basıncı buhar basıncının altına inerse kabarcık oluşur.
Kavitasyon. Aşağı akışta basınç geri kazanılırsa kabarcıklar çöker. Gürültü, titreşim ve erozyon üretir; hasar genellikle vanada değil, birkaç çap ötedeki boru cidarındadır.
Flashing. Aşağı akış basıncı buhar basıncının altında kalırsa kabarcıklar çökmez; iki fazlı akış devam eder. Erozyon farklı karakterdedir ve debi tıkanır.
Ayrım pratik olarak önemlidir: kavitasyon için çözüm çok kademeli kısma (basıncı adım adım düşürmek), flashing için çözüm malzeme ve geometri seçimidir.
Modelleme
Boğazdaki yerel en düşük basınç, kalıcı rejim ortalamasının belirgin altındadır; kavitasyon başlangıcı sorusu zamana bağlı çözüm ister. Bkz. kavitasyon notu.
Gaz servisinde ise boğazda tıkanma oluşabilir ve debi aşağı akış basıncından bağımsız hâle gelir. Bkz. sıkıştırılabilir akış notu.
Kaynaklar
- 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
- Hydraulic Institute. ANSI/HI 9.6.1 — Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin. Hydraulic Institute, Parsippany, NJ.