فرمت PDF
تعداد صفحات 154
تعداد صفحات : 24
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
فهرست مطالب :
کاویتاسیون (کلیات و تعاریف )
کاویتاسیون در لوله ها
کاویتاسیون در پمپ ها
ظریب کاویتاسیون
کاویتاسیون در توربین ها
روشهای جلوگیری از وقوع پدیده کاویتاسیون
سرریز سدها
سرریز لبه آب ریز
کنترل کاویتاسیون در سرریزهای بلند
سرریزهای آبرو
سرریزهای سیفونی
سرریز اُجی
سرریز نیلوفری
حوضچه آرامش
سرریزهای شیب شکن
فشار در آبروها
سرریزهای سیفونی
تونل
اشکال تبدیل های
تبدیل های ورودی
همگراها و واگراها
سرریز اُجی
کنترل کاویتاسیون
اختلاط هوا در آب
اثر هوا در کاویتاسیون
هوادهی طبیعی
روش bauer
روش wod
روش bor man
روش rico & ferrnndo
روش blaser & hager
مقایسه روشها
هوادهی مصنوعی
بخش های هوا ده
جریان هوا
بحث و نتیجه گیری
کاویتاسیون حاصل از ناهواری های سطح در سرعت بالا
مقدمه
برآمدگی های بستر جریان
شیارهای عرضی و سوراخ های بستر حریان
سیب های برامده و فرو رفته از بستر جریان
برامدگی بند ها در سطوح جریان
ناصافی های سطح بستر جریان
برآمدگی هادر گشودگی ناگهانی
راه چاره ناصافی های سطح بستر جریان
خلاصه ای از خرابی های سرریز سد شهید عباس پور ناشی از کاویتاسیون سرعت بالا
علل خرابی های سرریز سد
کاویتاسیون
1- کلیات وتعاریف
پدیده کاویتاسیون درجریان مایعات زمانی به وقعوع می پیوندد که فشار مطلق به طور موضعی در درجۀ حرارت موجود مایع،به مقدار فشار بخار مایعpvکاهش پیدا کند.
فشاربخارمایع تابع نوع مایع ودرجۀ حرارت آن است. در اثر کاهش فشار، مایع به طورموضعی تبخیرمی شود وگازهای محلول در آن نیز متصاعد گشته وحفره های مربوط به حباب های بخار گاز در بطن جریان مایع به وجود می آید ودر نتیجه باعث تغییر حالت در جریان مایع می شود(جریان مایع همگنی خود را از دست داده وازحالت یک فازه به دو فازه تبدیل می شود). حباب های ایجاد شده تا لحظه ای خیلی کوتاه خود رادرجریان مایع نگه داشته وحتی اگرتنزل فشارادامه یابد حباب های مذکوراتساع پیدا کرده وسپس درمنطقه ای که فشاردوباره افزایش می یابد به طورنا گهانی متراکم گشته، ترکیده وله می شوند.به دلیل غلیان موضعی وپیدایش همین حباب ها وحفره های ناشی ازخلاء دینامیکی است که این پدیده را کاویتاسیون(حفره زائی) یا گاهی خلاء زائی می نامند. عمل ایجاد بخارآب ویا متصاعد شدن گازهای محلول درآب یا مخلوط این دو، واتساع ومتراکم شدن واز بین رفتن آنها در مدت زمان بسیار کوتاهی در حدود یک صدم وحتی یک هزارم ثانیه انجام می گیرد، بنا بر این طول عمرحبابها بسیارکوتاه، وحالت کاویتاسیون نیز خیلی ناپایداراست.
حبابهای مذکوربه همراه جریان مایع منتقل شده ودر تماس با جدارهای جامد متراکم می گردد، ذرات مایع درجستجوی پرکردن یک چنین خلاءهای موضعی با سرعت زیاد به مرکزاین حفره ها برخورد کرده وبا ترکاندن وله کردن آنها موجب ایجاد پدیده ضربه قوچی موضعی می گردند. یعنی فشار به طورموضعی سریعاً وبه مقدار خیلی زیاد (تا 1000اتمسفر) افزایش می یابد که درنتیجه نیروی خیلی زیاد با فرکانس بیشتر فرسایش وتخریب جدارهای جامد را بدنبال خواهد داشت. گفتنی است که فرسایش جدارها نه درمحل تشکیل حبابها، بلکه درمحل متراکم وله شدن وترکیدن آنها انجام می گیرد. وقوع کاویتاسیون با صدا،ارتعاش وتکان همراه بوده وعملاً باید درلوله ها، ماشینهای آبی وسایر سیستمهای هیدرولیکی از بروز آن جلو گیری نمود. زیرا که وقوع کاویتاسیون در تماس با سطوح آنها انجام می گیرد ودرثانی ازقدرت وراندمان سیستم به مقدارقابل توجهی می کاهد، آثار کاویتاسیون دردستگاههایی که دارای قسمتهای همگرا- واگراهستند نظیرشیرها، دریچه ها، دیافراگم ها لوله وانتوری ونظایر آنها به چشم می خورد.
زیرا که در این قسمتها، سرعت جریان درجهت جریان به مقدارزیادی افزایش یافته ودرنتیجه طبق معادله انرژی، فشاردرآنجا کاهش میابد. دربعضی موارد حتی با ثابت ماندن مقطع لوله وقتی درامتداد جریان، ارتفاع لوله افزایش میابد فشار کاهش پیدا می کند.
کاویتاسیون درسرریزهای سدهای بلند نیزمخصوصاً در سطوح با شعاع انحناء کمتر(گفتنی است که در مناطق با شعاع انحناءبسیار کم Rشتاب گریز از مرکز
V2 / rبه مقدارزیادی افزایش و فشارموضعی به مقدارقابل توجهی کاهش میابد) و در محلهایی که به علت شرایط خاص، رگه جریان ازجدارجدا می شود بروزمی کند. ممکن است این پدیده درماشینهای آبی مخصوصاًدرورودی مایع به پروانه پمپ، ودرخروجی مایع ازچرخ متحرک توربینهای باعکس العمل نظیر توربین فرانسیس وکاپلان ظاهرمی شود. چنانچه پمپ چند طبقه باشد دراین صورت پدیده کاویتاسیون درطبقه اول آن بروزمی کند .
2- کاویتاسیون درلوله ها
وقوع این پدیده درلوله ها ممکن است در نتیجه افزایش سریع سرعت ویا افزایش ارتفاع با ثابت ماندن قطرلوله انجام پذیرد. درحین جریان مایع درداخل لوله شکل (1) درمقطع تنگ شده آن، سرعت V افزایش یافته، درحالی که فشارآن کاهش میابدs↓,v↑,p↓). (چنانچه فشار مطلق ( pv= pabs)، دراین منطقه از جریان حبابهای بخارآزاد شده وگازهای محلول درآن متصاعد می گردد. درقسمتی از لوله که مقطع گشاد می گردد، سرعت کاهش یافته وفشارافزایش میابد (s↓,v↑,p↓) ودرنتیجه تبخیرمتوقف شده، حبابهای بخارایجاد شده به طورکامل یا جزئی متراکم گردیده وگازهای متصاعد شده کم کم ازبین می روند.
کاویتاسیون در یک لوله همگرا- واگرا
اگربا ثابت ماندن مساحت مقطع جریان S، ارتفاع Z ، لوله درجهت جریان افزایش یابد، فشار Pکاهش پیدا می کندs=cte,z↑,p↓)).برای بیان مطلب، حالتهای مختلف وضعیت قرارگرفتن لوله نسبت به خط پیزومتریک را مطابق شکل (2) درنظرگرفته وچگونگی تغییرات فشار را درداخل لوله مورد بررسی قرارمی دهیم. فرض می کنیم که مایع ازمخزن بزرگ Rتوسط لوله ای با مساحت سطح مقطع ثابت به مخزن بزرگ R' جریان دارد، با صرف نظرازافت انرژی موضعی وارتفاع نظیرانرژی سینتیک، خط پیزومتریک نسبی تقریبی AA'را که دوسطح آزاد مایع مخازن مذکوررا بهم وصل می کند، ترسیم، ونیز خط پیزومتریک مطلق BB'را که به فاصله ارتفاع نظیرفشاراتمسفرm 33 /10=pa / γ = ha ازخط پیزومتریک نسبی قراردارد رسم کرده وحالتهای زیر را مورد بر رسی قرارمی دهیم :
الف-اگرمثل حالت یک، لوله R f R'کاملاً درزیرخط پیزومتریک نسبیAA'
قرارگیرد دراین صورت مقدارفشاردرتمام طول مسیرجریان مثبت بوده و
به مقدار h / γ = p بیشترازفشاراتمسفرخواهد بود.
ب- چنان چه وضعیت استقرارلوله مثل حالت دوم، یعنی به صورت RabcR'
باشد درقسمت abc لوله واقع بین خط پیزومتریک نسبیAA' وخط بارکل نسبی،فشارکمترازفشاراتمسفربوده ودراین منطقه خلاءوجود خواهد داشت.
ج- اگرلوله مثل حالت سوم، یعنی Ra'b'c'R'بوده وازخط بارکل نسبی مربوط به مخزن بالا دست Rبلندترولی ازخط پیزومتریک مطلق پایینترباشد دراین صورت لوله مثل سیفون عمل خواهد کرد ودر داخل لوله، مایع به شرطی جریان خواهد داشت که لوله قبلاً پرازمایع بوده باشد. دراین حالت نیزدرقسمت بالای خط پیزومتریک نسبی لوله یعنی a'b'c'خلاء ایجاد خواهد شد.
د- اگرلوله مثل حالت چهارم؛ یعنی به صورت Ra''b''c''R' بین خط پیزومتریک مطلق BB' وخط بار کل نسبی واقع می شود، دراین صورت بدون نیاز به عمل سیفون کردن، مایع یا قسمتی از سطح مقطع ترشده لوله با دبی مربوط به J' به طور نامنظم جریان یافته وخط پیزومتریک مطلق به صورت BEE'B'درمی آید. بنابراین فشارمطلق بین E' وE برابربا صفرمی شود.