遠心ポンプのキャビテーションについての理解
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遠心ポンプのキャビテーションは、ポンプで最も発生しやすい現象です。遠心ポンプのキャビテーションとは、液体がその飽和蒸気圧に達した状態で、液体の温度が高く、流動過程で圧力損失が生じ、気泡が発生して破裂し、振動や流量の変動が引き起こされるものです。今日、ある設備の専門家と話をしたところ、遠心ポンプの飽和蒸気温度は235度で、温度が高ければ高いほどキャビテーションが起きやすくなるとのことでした。本当でしょうか????もしポンプの入口圧力が3.5MPAで、対応する温度が235度の場合、ポンプを起動して排気しなければ、キャビテーションが発生するのでしょうか？
温度が高くなるほどキャビテーションが起きやすくなるのは正しい。温度が高くなると、それに応じて飽和蒸気圧も高くなり、飽和蒸気圧が高くなるほど気化しやすくなり、キャビテーションが発生する可能性も高まるからだ。気絡みは温度とは関係なく起こるのでしょうか。気絡みは排気によって生じ、入口からの漏れが主な原因であり、温度とは関係ありません
主に、装置のキャビテーション余裕とポンプが必要とするキャビテーション余裕との差値を見ます。温度が高くても、入口の圧力が十分であればキャビテーションは発生しない
キャビテーションは様々な原因で発生し、機器の取扱説明書には、このポンプのキャビテーション余裕や入口圧力・温度などについての記載があります。 1、対応する温度が高いほどキャビテーションは発生しやすくなるが、静圧頭、つまり入口圧力を上げることで補うことができる。 2、キャビテーションの発生を抑えるために、ポンプを起動する前に十分な排気と予熱を行い、ポンプ本体の温度を入口媒体の温度に近づける必要がある。
説明がとても良かった、勉強になった！
キャビテーションとガスバインディングは同じものではありません。キャビテーションとは、インペラの中心部の低圧領域で温度が低くなり飽和蒸気圧を上回ることで気泡が発生し、その後液体がポンプの高圧領域へ流れる際に圧力によって気体が急激に液化し空洞が生じ、周囲の液体が急速にその空洞を埋め合わせることでハンマー打ちのような衝撃が生じる現象です。気絡みとは、非凝縮性ガスがポンプの低圧領域から出られないことによって起こるものです。
キャビテーションの問題は、主に設計者が考慮すべきものであり、設計段階で処理媒体の特性を十分に考慮し、ポンプの入口に十分な圧力余裕を確保すれば回避できます。実際のところ、装置の現場においては、ポンプの入口タンクの高さやタンク内の圧力を適切に制御すれば、回避できます。
これは、飽和蒸気圧が温度の関数であると理解できますが、飽和蒸気圧が存在する気相と液相はどのような関係にあるのでしょうか？次のように仮定できる。温度が25℃のとき、ある液体が99gの液体とその上方にある1gの気体から構成されているとする。温度を上げると分子の熱運動が速くなり、その一部が気化して他の部分から分離し、気体に加わる。このとき温度が上昇するため、対応する飽和蒸気圧も上昇し、気相になる部分が増える。そうすると、元々の液体は90gの液体とその上方にある10gの気体になる可能性がある。質量保存の法則により、拡散速度が変わらない限り気体の体積は大きく変わらず、その結果飽和蒸気圧が上昇する。つまり、温度が上昇すると液体の一部が気化して気体に加わり、気体が一定の圧力、すなわち飽和蒸気圧を維持するまで続く、ということだ。