Laboratuvar ortamında kavitasyon altındaki çeşitli malzemelerin uğradıkları erozyon oranını ölçmek için farklı test cihazları ve metotları geliştirilmiştir. Kavitasyon testinde genellikle akışın içine yerleştirilen şekiller, hızın ve malzemenin erozyon üzerindeki etkisini ölçmek için kullanılır. Test ortamının ince bir delikten yüksek basınç farkı ile genişlediği jet aparatının kullanımı buna örnek olarak gösterilebilir. Bir diğer örnek ise buhar türbinlerinde meydana gelen su damlası erozyonu kavitasyon ile aynı hasara neden olmaktadır. Bu sebeple su damlası erozyonu cihazlarıyla yapılan testler de kullanılabilir.
Laboratuvar ortamında yapılan testlerin iki dezavantajı vardır:
Kavitasyon koşulları santrifüj pompalardaki akıştan temel olarak farklıdır. Hidrodinamik kavitasyon yoğunluğu bilinmiyor ve elde edilen sonuçlar büyük belirsizlikler barındırmaktadır.
Kısa test süreleri elde etmek için, genellikle pompalarda önemli ölçüde daha büyük olan kavitasyon yoğunlukları kullanılır. Bu nedenle testler gelişmiş erozyon için geçerlidir ve hasar mekanizmasının yorulma sürecine benzediği erozyon başlangıcına yakın işlemler için geçerli değildir. Bununla birlikte, malzemenin ya da sıvı özelliklerinin, malzeme ya da korozyon faktörleri biçiminde gelişmiş kavitasyon üzerindeki etkisinin belirlenmesi isteniyorsa, bu tür test cihazları, bu tür testlerin pompalar üzerinde gerçekleştirilmesinin olası maliyetleri nedeniyle tek uygun seçeneği temsil eder.
Elektrokimyasal ölçümler yoluyla kavitasyon erozyonunu tespit etmek ve ölçmek için girişimlerde bulunulmuştur. Proses, çelikler üzerindeki pasivasyon katmanlarının kabarcık patlaması ile yok edilmesine ve daha fazla yerel korozyon oluşmasına dayanmaktadır. Test sonucunda aşındırıcı numune ve referans elektrot arasındaki potansiyel fark kaydedilir. Bu fark erozyon yoğunluğunun ölçüsüdür.
Balonlar sünek bir malzeme üzerinde yeterli yoğunlukta patlarsa, malzemenin maruz kalmasının ilk aşamasında plastik deformasyon nedeniyle oyuklaşma gözlenir. Kabarcıkların boyutuna ve malzemeye bağlı olarak, oyuk çapları 10 ila 50 μm arasındadır. Çukurların sayısı ve ebadı kavitasyon yoğunluğu için bir ölçü olarak kabul edilir. Her bir durumda talep edilecek önemli test maliyetleri, geniş endüstriyel uygulamalarını engellemektedir.
Yukarıda açıklanan cihazlarla yapılan testlere yapılan önemli çabalara rağmen, endüstriyel uygulamada yeterince genel, doğru ve basit olacak olan çark hasarı tahmini için hiçbir yöntem geliştirilmemiştir. Bunun sebebi kavitasyon erozyonu, 3 boyutlu iki fazlı akış, termodinamik etkiler ve mikro aralıktaki malzeme reaksiyonları ile karmaşık bir yapıya sahip olmasıdır. Basit test cihazlarında teorik yaklaşımlar ve erozyon testleri ile pompalara veya diğer makinelere aktarılabilecek genel olarak geçerli çözümler elde etmek mümkün değildir. Bunun nedeni, dönen çark içindeki akış ve basınç dağılımının, dönen diskler veya sabit kanallar veya hava folyoları ile yeniden üretilememesidir.
Santrifüj pompalardaki kavitasyon erozyonunu kesin olarak bilimsel bir şekilde tahmin etmek amacıyla tanımlamaya çalışırken, aşağıdaki etkiler genel olarak uygulanabilir bir formda analitik, sayısal veya deneysel olarak yakalanmalıdır:
Giriş akışı; Rulmanlar arası çalışan pompaların emiş gövdeleri pompa çarkına tek tip olmayan 3 boyutlu akışlar üretir. Sonuç olarak görülme sıklığı, kavitasyon uzunluğu ve kabarcık hacmi çevreye göre değişir.
Kısmi yük devirdaimini dikkate alarak çark akışı, yerel hız ve kanatlarda basınç dağılımı ile karakterize edilir. Buhar kabarcıklarının gelişimi ve büyümesi, yerel statik basıncın buhar basıncına düştüğü bölgedeki çekirdeklerin dinamik karakteristikleri ile belirlenir. Gaz içeriği ve termodinamik sıvı özellikleri kabarcık büyümesini etkiler. Sıradaki boşluk, kanadın etrafındaki akışla etkileşime girer. Tamamen farklı kavitasyon biçimleri bulunabilir
Statik basıncın buhar basıncını aştığı bölgelere girişte baloncukların patlaması, malzeme için yük spektrumunu temsil eden hidrodinamik kavitasyon yoğunluğunu oluşturur. Aslında, büyüme ve patlama bölgeleri, boşluk salındığından dolayı ayrılamaz. Yoğunlaşamayan gazların içeriği ve termodinamik işlemler, patlama olayını ve dolayısıyla hidrodinamik kavitasyon yoğunluğunu etkiler.
Yukarıda bahsedilen karmaşık fiziksel ilişkileri analitik olarak, sayısal olarak ve deneysel olarak yeterince genel bir şekilde açıklama olasılığı çok azdır. Türbülanslı tek fazlı veya iki fazlı akışlarda basınç kaybı ve ısı transferi gibi nispeten daha basit işlemlerin bile neredeyse yalnızca ampirik korelasyonlar kullanılarak hesaplandığını düşünülecek olursa ampirik korelasyonlar endüstriyel uygulamada kavitasyon hasarı tahmini için uygulanabilir tek alternatiftir.
Ampirik yöntemlere başvurulurken, mümkün olan en fazla sayıda test sonucu, fiziksel fonksiyonlarla fiziksel olarak ilgili benzerlik parametreleriyle ilişkilendirilir. Bu şekilde, tanımlanmış geometrilere ve akış koşullarına sahip mevcut testler diğer konfigürasyonlara aktarılabilir. Ampirik korelasyonların dağılması süreçle ilgili fiziksel parametrelerin sayısı ile ilişkilidir. Basit iki fazlı akışların ampirik korelasyonları ±%100’den daha fazla belirsizliklerden etkilenebildiğinden, kavitasyon erozyonunun son derece karmaşık fenomeniyle daha da büyük bir saçılma kabul edilmelidir.
.jpg)
Genel12 ay önce
Genel11 ay önce
Etkinlikler10 ay önce
Sektör Haberleri9 ay önce
Sektör Haberleri11 ay önce
Genel9 ay önce
Pompalar11 ay önce
Vanalar11 ay önce