mekflu kavitasi

Download MekFlu Kavitasi

If you can't read please download the document

Post on 16-Dec-2015

48 views

Category:

Documents

10 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

kavitasi

TRANSCRIPT

BAB 5.PARAMETER kavitasi dan Inception5.1PENDAHULUANBab ini akan berurusan dengan parameter yang digunakan untuk menggambarkan kavitasi, dan keadaan yang mengatur awal.Dalam bab-bab berikutnya, kita membahas efek buruk dari kavitasi, yaitu kerusakan kavitasi, kebisingan, efek kavitasi pada kinerja hidrolik, dan ketidakstabilan kavitasi-diinduksi.5.2PARAMETER kavitasiKavitasi adalah proses pembentukan gelembung uap di daerah tekanan rendah dalam aliran.Orang mungkin membayangkan bahwa gelembung uap terbentuk ketika tekanan dalam cairan mencapai tekanan uap,pV,cairan pada suhu operasi.Sementara banyak faktor rumit dibahas kemudian menyebabkan penyimpangan dari hipotesis ini, namun hal ini berguna untuk mengadopsi ini sebagai kriteria untuk tujuan diskusi awal kami.Dalam prakteknya, juga dapat memberikan pedoman awal mentah.Tekanan statis,p,aliran apapun biasanya nondimensionalized sebagai koefisien tekanan,Cp,didefinisikan sebagai...... (5.1)

di manap1beberapa tekanan statis referensi yang akan kita gunakan tekanan pompa inlet danUadalah beberapa kecepatan referensi yang akan kita gunakan kecepatan ujung inlet, RT1.Penting untuk dicatat bahwa, untuk aliran cairan mampat dalam batas-batas yang kaku,Cphanya fungsi dari geometri batas-batas dan jumlah Reynolds,Re,yang, untuk tujuan ini, dapat didefinisikan sebagai2 R2T1/ mana adalah viskositas kinematik fluida.Hal ini sama pentingnya untuk dicatat bahwa, dengan tidak adanya kavitasi, yang kecepatan cairan dan koefisien tekananindependendari tingkat tekanan.Jadi, misalnya, perubahan tekanan inlet,p1,hanya akan menghasilkan perubahan yang sama dalam semua tekanan lainnya, sehinggaCptidak terpengaruh.Oleh karena itu, dalam setiap aliran dengan kecepatan yang ditentukan cairan, geometri dan bilangan Reynolds, akan ada lokasi tertentu di mana tekanan,p,adalah minimum dan bahwa perbedaan antara tekanan minimum ini,pmin,dan tekanan inlet,p1diberikan oleh...... (5.2)

di manaCPminbeberapa angka negatif yang merupakan fungsi hanya dari geometri perangkat (pompa) dan bilangan Reynolds.Jika nilaiCPmindapat diperoleh baik secara eksperimental atau teoritis, maka kita bisa membangun nilai tekanan inlet,p1,di mana kavitasi pertama akan muncul (dengan asumsi bahwa ini terjadi ketikapmin= pV)sebagaip1adalah menurun, yaitu...... (5.3)

yang untuk perangkat tertentu, cairan diberikan, dan suhu cairan yang diberikan, akan menjadi fungsi hanya dari kecepatan,U.Secara tradisional, beberapa parameter berdimensi khusus yang digunakan dalam mengevaluasi potensi kavitasi.Mungkin yang paling mendasar ini adalah jumlah kavitasi,,yang didefinisikan sebagai...... (5.4)

Jelas setiap aliran memiliki nilaiapakah kavitasi terjadi.Ada, Namun, nilai tertentusesuai dengan tekanan inlet tertentu,p1,di mana kavitasi pertama terjadi sebagai tekanan menurun.Ini disebut jumlah awal kavitasi, dan dilambangkan dengani:...... (5.5)

Jika kavitasi awal terjadi ketikapmin= pV,maka, menggabungkan persamaan 5.3 dan 5.5, jelas bahwa kriteria ini sesuai dengan sejumlah kavitasi awal darii= -CPmin.Di sisi lain, keberangkatan dari kriteria ini menghasilkan nilai-nilaiiberbeda dari-CPmin.Beberapa variasi dalam definisi nomor kavitasi terjadi dalam literatur.Seringkali kecepatan ujung inlet, RT1,digunakan sebagai kecepatan referensi,U,dan versi ini akan digunakan dalam risalah ini kecuali dinyatakan lain.Kadang-kadang, bagaimanapun, kecepatan relatif di ujung inlet,wT1,digunakan sebagai kecepatan referensi,U.Biasanya besaranwT1dan RT1tidak berbeda jauh, sehingga perbedaan angka dua kavitasi kecil.Dalam konteks pompa dan turbin, sejumlah lainnya, parameter kavitasi pengganti sering digunakan di samping beberapa terminologi khusus.TheNPSP(tekanan hisap bersih positif) adalah singkatan digunakan untuk(pTp1 V),di manapT1adalah inlet tekanan total yang diberikan oleh...... (5.6)

Untuk catatan referensi di masa mendatang dari persamaan 5.6, 5.4 dan 2.17 yang...... (5.7)

Juga,NPSE,atau energi hisap bersih positif, didefinisikan sebagai(pTp1 V)/ ,danNPSH,atau bersih positif kepala hisap, adalah(pTp1 V)/ g.Selain itu, versi nondimensional dari jumlah ini didefinisikan dengan cara yang mirip dengan kecepatan tertentu sebagai...... (5.8)

dan disebut `` hisap kecepatan tertentu ''.Seperti kecepatan tertentu,N,kecepatan spesifik isap, adalah nomor berdimensi, dan harus dihitung dengan menggunakan satu set konsisten unit, sepertidirad / s, Qdift3/ sdanNPSEdift2/ s2.Sayangnya, itu adalah praktik tradisional AS untuk menggunakandirpm, Qdigpm,dan menggunakanNPSHdikakidaripadaNPSE.Seperti dalam kasus kecepatan tertentu, seseorang dapat memperoleh evaluasi US tradisional dengan mengalikan hisap kecepatan tertentu yang rasional digunakan dalam risalah ini oleh2.734,6.Kecepatan tertentu hisap mirip dalam konsep ke nomor kavitasi dalam hal itu merupakan versi nondimensional dari inlet atau hisap tekanan.Selain itu, akan ada nilai kritis tertentu kecepatan tertentu hisap di mana kavitasi pertama kali muncul.Nilai khusus ini disebut kecepatan tertentu awal hisap,Si.Pembaca harus mencatat bahwa sering, ketika sebuah nilai `` hisap kecepatan tertentu '' dikutip untuk pompa, nilai yang diberikan beberapa nilai penting dariSyang mungkin atau mungkin tidak sesuai denganSi.Lebih sering, itu sesuai denganS,nilaidi mana degradasi dalam kebangkitan kepala mencapai nilai persentase tertentu (lihatbagian 5.5).Kecepatan tertentu hisap,S,dapat diperoleh dari jumlah kavitasi,,dan sebaliknya, dengan mencatat bahwa, dari hubungan 2,17, 5,4, 5,6, dan 5,8, maka yang...... (5.9)

Kami juga harus membuat catatan dari parameter nondimensional ketiga, yang disebut faktor kavitasi Thoma ini,TH,yang didefinisikan sebagai...... (5.10)

mana(pTpT2 1)adalah total kenaikan tekanan di pompa.Jelas, ini terhubung dengandanSdengan relasi...... (5.11)

Sejak kavitasi biasanya terjadi pada saluran masuk ke pompa,THbukan merupakan parameter yang sangat berguna karena(pTpT2 1)tidak terlalu relevan dengan fenomena tersebut.5.3kavitasi InceptionUntuk ilustrasi di bagian terakhir, kami bekerja kriteria yang kavitasi terjadi ketika tekanan minimum di aliran hanya mencapai tekanan uap,i= -CPmin.Jika ini terjadi, prediksi kavitasi akan menjadi masalah sederhana.Sayangnya, keberangkatan besar dari kriteria ini dapat terjadi dalam praktek, dan, pada bagian ini, kita akan mencoba untuk menyajikan gambaran singkat alasan untuk perbedaan ini.Ada, tentu saja, sebuah badan yang luas dari literatur tentang subjek ini, dan kami tidak akan mencoba melakukan tinjauan komprehensif.Pembaca disebut ulasan Knapp, Harian dan Hammit (1970), Acosta dan Parkin (1975), Arakeri (1979) dan Brennen (1994) untuk lebih detail.

Gambar 5.1 Jumlah awal diukur untuk headform axisymmetric yang sama dalam berbagai terowongan air di seluruh dunia.Data yang dikumpulkan sebagai bagian dari studi banding kavitasi awal oleh Konferensi Internasional Towing Tank (Lindgren dan Johnsson 1966, Johnsson 1969).Pertama, penting untuk menyadari bahwa uap tidak selalu terbentuk ketika tekanan,p,dalam cairan turun di bawah tekanan uap,pV.Memang, cairan murni dapat, secara teoritis, mempertahankan ketegangan, p = pVp,banyak atmosfer sebelum nukleasi, atau penampilan gelembung uap, terjadi.Proses seperti ini disebut nukleasi homogen, dan telah diamati di laboratorium dengan beberapa cairan murni (bukan air) dalam kondisi sangat bersih.Arus rekayasa nyata, ini ketegangan besar tidak terjadi karena gelembung uap tumbuh dari situs nukleasi baik pada permukaan yang mengandung atau ditangguhkan dalam cairan.Seperti dalam kasus yang solid, kekuatan ultimate ditentukan oleh kelemahan (konsentrasi tegangan) yang diwakili oleh nukleasi atau `` inti. '' Penelitian telah menunjukkan bahwa ditangguhkan inti lebih penting daripada situs nukleasi permukaan dalam menentukan kavitasi awal.Ini inti ditangguhkan dapat berupa salah satu dari microbubbles atau partikel padat di mana, mungkin, ada microbubbles.Misalnya, microbubble radius,RN,yang hanya berisi uap, adalah dalam keseimbangan ketika tekanan cairan...... (5.12)

dimanaadalah tegangan permukaan.Oleh karena itu microbubble seperti itu akan mengakibatkan ketegangan kritis2/ RN,dan tekanan cairan harus jatuh di bawahpV-2/ RNsebelum microbubble akan tumbuh ke ukuran yang terlihat.Misalnya, gelembung10mdalam air pada suhu normal menyebabkan ketegangan dari0,14 bar.Hal ini hampir tidak mungkin untuk menghapus semua partikel, microbubbles dan udara terlarut dari badan besar cair (yang menangkap semua istilah `` kualitas cairan '' digunakan untuk merujuk pada tingkat kontaminasi).Karena kontaminasi ini, perbedaan besar dalam jumlah awal kavitasi (dan, memang, bentuk kavitasi) telah diamati dalam percobaan di terowongan air yang berbeda, dan bahkan di fasilitas tunggal dengan air berbeda diproses.The ITTC tes perbandingan (Lindgren dan Johnsson 1966, Johnsson 1969) memberikan contoh yang sangat dramatis perbedaan ini ketika kavitasi pada headform axisymmetric sama diperiksa di banyak terowongan air yang berbeda di seluruh dunia.Contoh variasiipada mereka percobaan, direproduksi sebagai 5.1.

Gambar 5.2 Beberapa fungsi distribusi jumlah inti diukur dalam terowongan air dan di laut dengan berbagai metode (diadaptasi dari Gates dan Acosta 1978).Karena inti kavitasi sangat penting untuk memahami kavitasi awal, sekarang diakui bahwa cairan dalam studi awal kavitasi harus dipantau dengan mengukur jumlah inti hadir dalam cairan.Informasi ini biasanya disajikan dalam bentuk inti fungsi distribusi jumlah,N (RN),yang didefinisikan sedemikian rupa sehingga jumlah inti per unit total volume dengan jari-jari antaraRNdanRN+ dRNdiberikan olehN (RN) dRN.Distribusi jumlah inti khas ditunjukkan pada gambar 5.2 dimana data dari terowongan air dan dari laut disajikan.Sebagian besar metode saat ini digunakan untuk membuat pengukuran ini masih dalam tahap pengembangan.Perangkat berdasarkan hamburan akustik, dan