HİDROLİK
SUNUM 7
KAVİTASYON
• Bernoulli denklemine göre bir noktada hız artarsa hız yükü artar ve toplam yük sabit olacağına göre, basınç yükü düşer
• Sıvıların buhar basıncı sıcaklığa göre değişir (sıcaklık düştükçe buhar basıncı düşer (Cetvel 1.4)
• Akım alanı içerisinde herhangi bir noktada yersel hız yükselirse (akışkanın hızının en yüksek olduğu yer pervane kanatlarının uç noktalarıdır) ve buna bağlı olarak basınç düşerse, bu basınç eğer borudaki sıvının o sıcaklıktaki doymuş buhar basıncının altında ise
“Kaynama (Çabuk Buharlaşma)” olayı başlar, sıvı buharlaşır, çok küçük boyutlu ve çok sayıda buhar cepleri meydana gelir.
• Bu sırada sıvı içinde erimiş hava ve gazlar da serbest kalarak gaz kabarcıkları oluştururlar
• Ya aynı bölgede veya çok kısa mesafede sıvı yersel hızın daha
düşük olduğu bir bölgeye geldiğinde, hız düştüğü için basınç artar ve bu basınç eğer borudaki sıvının o sıcaklıktaki doymuş buhar basıncının üstüne çıkmışsa, buhar cepleri aniden yoğunlaşır,
• Sıvı buhar zerrelerinin yoğuşması sırasında boşaltılan hacimler, bunları çevreleyen sıvı tarafından aniden doldurulur
KAVİTASYON
• Bu olay katı yüzeylerde oldukça yüksek bir basınç oluşturur. Bu olay sürekli ve çok yüksek frekanslı olduğundan katı yüzey zarar görür, küçük oyuklar oluşur. Eğer bu olay türbin çarkı gibi bir katı yüzeyin üzerinde olursa büyük hızla hareket eden su molekülleri kati yüzeyi 7,000 atmosfer basıncına varan basınçla adeta
borbardımana tutar ve zedelerler.
• 20°C de doymuş su buharının hacminin aynı sıcaklık ve kütledeki suyun hacminin 60 000 katı olduğu dikkate alınırsa yoğuşma
sırasında basıncın lokal olarak 4 000 bar'a kadar artışını da nedeni ortaya çıkar.
• Sıvının buharlaşması-yoğuşması çevrimi saniyede 300 -400 kez olmaktadır.
• Sıvının lokal olarak buharlaşması ve yoğuşması çevrimi
"kavitasyon" olarak adlandırılır.
• Boru akımlarında basıncın hiçbir noktada boru içerisindeki sıvının buharlaşma basıncının altına düşmesine izin verilmemelidir
• Paslanmaz çelikten yapılmış türbin çarkları dahi kavitasyondan zarar görebilir
• Kavitasyon türbin çarkının profilini değiştirir ve veriminin kısa
zamanda düşmesine sebep olur; bazı aşırı hallerde çarkı delik-deşik edip kullanılamaz hale getirebilir.
• Türbinlerde işitilen çakıl tanelerinin hareketine benzer ses genellikle kavitasyonun varlığının işaretidir.
• Sıvı buharı zerrelerinin yoğuşması; pompada titreşim, gürültü ve yoğuşma bölgesine yakın katı yüzeylerde kavitasyon erozyonuna neden olur.
• Kavitasyona çalışma süresine bağlı olarak, pompada malzeme aşınması sonucu sünger gibi bir malzeme yapısı ortaya çıkar.
• Kavitasyonun bu mekanik etkisinin dışında pompanın hidrolik performansında da bozulma gözlenir.
• Tam gelişmiş kavitasyonda çarkın içindeki akış kesitleri buhar zerreleri tarafından bloke edildiğinden debide artış sağlamak
mümkün olmadığı gibi manometrik yükseklikte de ani bir düşme gözlenir.
• İlk dizayn edilen gemilerde, yalnızca bir sefer sonra çalışan pervanenin boyutlarının %50 azaldığı hayretle görülmüş ve bunun sebebinin kavitasyon olduğu daha sonra anlaşılmıştır.
• Aşağıda bir gemi dümeni etrafında oluşan kavitasyon görülmektedir.
