#التكهف_Cavitation
ظاهرة تكون فقاعات من بخار السائل نتيجة انخفاض الضغط الي ضغط التبخيرعند درجة حرارة الوسط (اي تحول الماء الى بخارعند دخوله المضخة مما يتسبب فى حدوث اهتزازات عالية على العضو الدوارمن المضخة ويتسبب فى حدوث تاكل فيه والسبب يرجع الى ان لكل ضغط معين درجة حرارة لتحول الماء الى بخار)، وهي من المشاكل المزعجة التي يمكن أن تعرقل بصورة ملحوظة عمل وأداء المضخات ، وهي تسبب عند حدوثها أضرارا في دفاعة المضخة Impeller ، وبعد فترة تظهر الأعراض على المضخة ومنها تنقّر في وجه الدفاعة والسطح الداخلي للمضخة ، وهذه الظاهرة تحدث نتيجة انفجار فقاعات في مركز المضخة آتية من جزء السحب لها مؤدية الى توليد ضغط كبير بصدمات متناوبة على الأجزاء الداخلية للمضخة وإن تدهور الأداء الناتج عن التكهف يسبب تدهوراً وتذبب في معدل التدفق وضغط التفريغ للمضخة.والتكهف يعتمد اعتمادا اساسيا على الضغط وعلى طبيعة المائع.
📌أسباب حدوث التكهف
1 - زيادة ارتفاع المضخة عن مستوى سطح السائل لذلك ينصح بوضع المضخات في مكان منخفض بالنسبة للسحب
2 - زيادة المفاقيد في جانب السحب مثل كثر الاكواع والصمامات في خط السحب واستخدام انابيب ذات اسطح سيئة
3 - زيادة درجة حرارة التشغيل وهذه النقطه هي نقطة يتم التصميم عليها لانه في الاغلب تقوم بتصميم رفع مثلا لمائع عند درجة حرارة معينة
4 - زيادة سرعة المائع في خط السحب لذلك يجب استخدام انابيب السحب أكبر من الطرد (الجريان المضطرب).
5- تغير الطور :- تغير الطور من الحالة السائلة الى الحالة الغازية.
6- وجود الهواء او الغاز في المضخة.
يحدث التكهف عندما يكون الضغط داخل المنظومه اقل من او يساوي ضغط التبخر للمائع عند درجة حرارة التشغيل للمضخه او الدائرة الهيدروليكية بمعني انه عند على سبيل المثال عند درجة حراره 50 سليزية يكون ضغط التبخرهو فعندما تكون مفاقيد كبيرة في خط السحب في المضخات يحدث ان يبدأ الضغط يقل عند مدخل المضخة على سبيل المثال الى ان يصل الى ضغط التبخر عند درجة حرارة المضخه تتكون فقاعات من بخار المائع هذه الفقاعات تنفجر فيما بعد محدثة صدمة كبيرة جدا على الريشة تؤدي الى تنقير بريشة المضخة واهتزازات عنيفة جدا بالمضخة ويؤدي فيما بعد الى تلف المضخة وتقليل معدل تدفق المائع خلال الآلة الهيدروليكية أو خلال الدائرةعموما لانه يقوم بتقليل مساحة سريان المائع.
ولدراسة التكهف بشكل ادق يجب ان نعرف المصطلحين
_(NPSHR (NET POSITIVE SUCTION HEAD REQUIRED)
هوالمحصلة الكلية لضغط المائع عند مدخل المضخة مطروحا منها ضغط البخار
_ NPSHa (Net Positive Suction Head Available))
وبتطيق لمعادلة برنولي ..نلاحظ ان
1 - كلما قلت NPSH كلما زادت امكانية حدوث التكهف
2 - كلما زادت درجة الحرارة زادت امكانية حدوث التكهف
3 - كلما زادة سرعة المائع في خط السحب زادت امكانية حدوث التكهف.
📌منع التكهف
لتجنب التكهف يجب ان يكون NPSHA > NPSHR
اذا كانت المضخة في حالة تكهف فان مجموعة من التغيرات الضرورية التي ينبغي ادخالها على تصميم النظام لزيادة ال (NPSHA) بحيث يصبح اكبر من (NPSHR) لايقاف التكهف.
من طرق زيادة NPSHA :
أ– زيادة الضغط عند مقطع الامتصاص للمضخة , حيث اذا كانت المضخة تسحب من خزان يمكن رفع مستوى السائل فيه اذا كان مغلق او زيادة الضغط في الفراغ يؤدي الى زيادة الضغط في الفراغ.
ب– من الممكن ايضا زيادة (NPSHA) بتخفيض درجة حرارة السائل الذي يتم ضغطه وهذا يؤدي الى تخفيض ضغط الاشباع للسائل وبالتالي يزداد (NPSHA) حسب العلاقة
NPSHA= P suction – P saturation
حيث ان علاقة درجة الحرارة بالضغط علاقة طردية وبانخفاض درجة حرارة السائل في السحب يقل ضغط الاشباع ويزداد (NPSH)
ج– اذا كان ممكنا تخفيض ضياعات العلو في انابيب السحب للمضخة فان (NPSHA) سوف يزداد لان ال NPSHR سوف يقل , وهنالك عدة طرق لتخفيض ضياعات العلو بزيادة قطر الانبوب وتخفيض عدد الحنيات ( elbow) والصمامات والوصلات في الانبوب وتخفيض طول الانبوب.
د– من الممكن ايقاف التكهف بتخفيض (NPSHR) للمضخة .
📌تجدر الاشارة بأن:
1- ان قيمة (NPSHR) لمضخة معينة ليست ثابتة تحت ظروف مختلفة ولكنها تعتمد على بعض العوامل , ويزداد (NPSHR) للمضخة بشكل ملموس عند ازدياد معدل التدفق عبر المضخة , لذلك فان تخفيض معدل التدفق عبر المضخة بخنق صمام التفريغ سيخفض ال (NPSHR) للمضخة.
2- يعتمد ال (NPSHR) على سرعة المضخة ايضا , فكلما كانت سرعة دوران دفاعة المضخة اكبر كان (NPSHR) , لذلك فاذا تم تخفيض السرعة لمضخة متغيرة السرعة فان ( NPSHR) سوف ينخفض.
3- يتم تحديد (NPSHR) لمنع التكهف عبر اختبارات الشركة الصانعة واعتمادا على عدة عوامل تتضمن
( نوع مدخل الدفاعة , وتصميمها , ومعدل تدفق المضخة , والسرعة الدورانية للدفاعة , ونوع السائل الذي يتم ضخه ) , وتوفر الشركات الصانعة عادة منحنيات (NPSHR) كتابع لمعدل تدفق المضخة من اجل سائل معين في دليل المشتري.
📌 توصيات لتجنب التكهف بصورة عامة :-
1- يجب ان يبقى ضغط المائع في كل نقاط المضخة اعلى من ضغط الاشباع .
2- يجب تقليل المفاقيد في خط السحب في حالة المضخات وذلك عن طريق تقليل المنحنيات وتقليل مفاقيد الاحتكاك وتقليل فرق الارتفاع
3- تجنب العمل عند درجات حرارة مرتفعة حتى لا تصل درجة الحرارة الى درجة حرارة التبخر ويحدث التكهف.
