1, phénomène de cavitation
Lorsque la pression d'un liquide est réduite à la pression de vaporisation à une certaine température, des bulles sont générées dans le liquide. Ce phénomène de génération de bulles est appelé cavitation. Les bulles générées lors de la cavitation, lorsqu’elles s’écoulent sous haute pression, diminuent de volume et finissent par éclater. Le phénomène de disparition des bulles dans le liquide en raison de l’augmentation de la pression est appelé effondrement par cavitation.
Pendant le fonctionnement de la pompe, si la pression absolue du liquide pompé dans une zone locale (généralement un certain point plus tard dans l'entrée de l'aube de la turbine) chute jusqu'à la pression de vaporisation du liquide à cette température pour une raison quelconque, le liquide commence à se vaporiser à cet endroit, produisant une grande quantité de vapeur et formant des bulles. Lorsque le liquide contenant un grand nombre de bulles traverse la zone haute-pression à l'intérieur de la roue, le liquide haute-pression autour des bulles provoque un rétrécissement rapide et même un éclatement des bulles. En même temps que la bulle se condense et se rompt, les particules liquides remplissent la cavité à grande vitesse, générant un fort effet de coup de bélier et frappant la surface métallique à une fréquence d'impact élevée. La contrainte d'impact peut atteindre des centaines, voire des milliers d'atmosphères, et la fréquence d'impact peut atteindre des dizaines de milliers de fois par seconde. Dans les cas graves, cela peut provoquer une rupture de l’épaisseur des parois.
Le processus de génération de bulles dans la pompe à eau et d’endommagement des composants d’écoulement en raison de la rupture des bulles est appelé cavitation dans la pompe à eau. Une fois que la cavitation se produit dans une pompe à eau, elle endommage non seulement les composants de surintensité, mais produit également du bruit et des vibrations, entraînant une diminution des performances de la pompe. Dans les cas graves, cela peut interrompre le liquide dans la pompe et l’empêcher de fonctionner correctement.
2, formule de relation de base pour la cavitation de la pompe
Les conditions de cavitation de la pompe sont déterminées à la fois par la pompe elle-même et par le dispositif d'aspiration. Par conséquent, l’étude des conditions de cavitation doit être prise en compte à la fois par la pompe elle-même et par le dispositif d’aspiration. La relation fondamentale entre la cavitation de la pompe est
NPSHc Inférieur ou égal à NPSHr Inférieur ou égal à [NPSH] Inférieur ou égal à NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - La cavitation de la pompe commence
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Pompe sans cavitation
Dans la formule, NPSHa - tolérance de cavitation du dispositif, également connue sous le nom de tolérance de cavitation effective, plus la quantité est élevée, moins il y a de risque de cavitation ;
NPSHr - Tolérance de cavitation de la pompe, également appelée tolérance de cavitation nécessaire ou chute de pression dynamique à l'entrée de la pompe. Plus le NPSHr est petit, meilleures sont les performances anti-cavitation ;
NPSHc - tolérance de cavitation critique, fait référence à la tolérance de cavitation correspondant à une certaine diminution des performances de la pompe ;
[NPSH] - Tolérance de cavitation autorisée, est la tolérance de cavitation utilisée pour déterminer les conditions de fonctionnement de la pompe, généralement prise comme [NPSH]=(1,1-1,5) NPSHc.
3, Calcul de la tolérance à la cavitation de l'appareil
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, mesures pour prévenir la cavitation
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. Les mesures pour éviter la cavitation sont les suivantes :
1. Réduire la hauteur géométrique d'aspiration Hg (ou augmenter la hauteur géométrique du reflux) ;
2. Pour réduire la perte par inhalation hc, des efforts peuvent être faits pour augmenter le diamètre du tuyau, minimiser la longueur du pipeline, des coudes et des accessoires, etc.
3. Empêcher un fonctionnement prolongé dans des conditions de trafic intense ;
4. À la même vitesse et au même débit, l'utilisation d'une pompe à double aspiration réduit le débit d'entrée et rend la pompe moins sujette à la cavitation ;
Lorsqu'une cavitation se produit dans la pompe, le débit doit être réduit ou la vitesse doit être réduite pendant le fonctionnement ;
L'état de la piscine d'aspiration de la pompe a un impact significatif sur la cavitation de la pompe ;
7. Pour les pompes fonctionnant dans des conditions difficiles, des matériaux anti-cavitation peuvent être utilisés pour éviter les dommages dus à la cavitation.
