وقتی نوشابه میل می کنید احساس می کنید که زبانتان سوزن سوزن می شود . این احساس ناشی از ترکیدن حبابهای گاز بر روی بافت زبان شماست . کاویتاسیون ناشی از اثر نیروی همین حبابها بر روی پروانه پمپ و کشتی هاست. پدیده کاویتاسیون یا حفره زایی روی پروانه کشتی ها در 1893 توسط بارنابی و پارسونز توضیح داده شد. آنها را به عنوان کاشفان این پدیده می شناسند.
پروانه پمپ های آب خانگی به دلیل همین پدیده به مرور تخریب شده و باعث می شوند با وجود کارکرد پمپ ، فشار آب کمی توسط آن در لوله های ساختمان ایجاد گردد. اتصال مستقیم پمپ به کنتور ، نصب شیر یکطرفه قبل از پمپ ، استفاده از لوله باریک و طولانی برای انتقال آب به پمپ و استفاده از زانویی ها متعدد از دلایل تشدید این پدیده مخرب در پمپ آب خانگی شما می گردد. اگر پمپ را در کنار مخزن ذخیره نصب نمی کنید ، از لوله قطورتری برای انتقال آب مخزن به پمپ استفاده کنید. اتصال مستقیم پمپ به کنتور علاوه بر آب بهای چندبرابری و احتمال مکیده شدن آب آلوده به فاضلاب به داخل شاه لوله ها در نقاط دارای شکستگی های جزئی، می تواند با فشار منفی و نتیجتا ایجاد حبابهای ریز ، سبب خوردگی خصوصا لوله های چدنی قدیمی گردد.
درک بهتر پدیده کاویتاسیون
وقتی نوشابه یا آب گازدار می نوشید روی زبانتان احساس سوزشهای خیلی ریزی می کنید. اگر هم بخواهید ، طولانی مدت نمی توانید نوشابه یا آب گازدار را روی زبانتان نگه دارید چون احساس سوزن سوزن شدن، کم کم آنقدر زیاد می شود که ترجیح می دهید آن را قورت دهید. اصلا لذتی که در نوشیدنی های گازدار هست همین احساس آشنایی است که از آن صحبت کردیم. تا وقتی درب نوشابه باز نشود گاز شروع به خروج نمی کند. به محض افت فشار هوای اطراف این مایع گازدار ، حبابهای ریز داخل آن و بر روی سطح بطری یا لیوان تشکیل شده و می ترکند. این حبابها به خاطر نیروی کشش سطحی مولکولهای آب از یک طرف و تمایل گاز محلول در نوشابه یا آب گازدار به خروج از آن تشکیل می شوند. به محض این که نیروی کشش سطحی یا پیوندهای هیدروژنی بین دو یا چند مولکول آب شروع به شکستن کند گاز محبوس به صورت ناگهانی خارج می شود. درست در لحظه ترکیدن حباب، مجرای خروجی که در حد چند مولکول است وقتی گاز محبوس از این سوراخ ، شلیک می شود و به صورت جتی شروع به خروج می کند می تواند نیروی بسیار زیادی به صورت نقطه ای به سطوح در تیررس خود وارد کند. در مثال بالا گیرنده های عصبی بافت زبان شما این شلیکهای در مقیاس مولکولی را به صورت سوزن سوزن شدن به شما نشان می دهند.
وقتی پروانه های پمپ یا کشتی می چرخند در طرفین آنها اختلاف فشار ایجاد می شود . همین اختلاف فشار در آب طرفین پروانه سبب به جریان افتادن آب توسط پمپ و یا حرکت کشتی در دریا می شود. در سمتی از پروانه که فشار افت می کند، حبابهایی حاوی بخار آب یا گاز محلول یا ترکیبی از هر دو ایجاد می شود. ترکیدن این حبابها وقتی در تماس با پروانه های پمپ یا بدنه آن قرار می گیرند، متناسب با اختلاف فشار آب دو طرف پروانه در حال چرخش، موقع ترکیدن انرژی جنبشی زیادی را به صورت متمرکز و نقطه ای ، روی پروانه های پمپ شلیک می کند. این برخوردهای مداوم باعث شکست های میکروسکوپی و در ادامه ایجاد حفره هایی روی پروانه ها را سبب می شود. بارنابی و پارسونز در ۱۸۹۳ موفق شدند دلیل ایجاد حفره های متعدد روی پروانه کشتیهای جنگی انگلیسی را توضیح دهند. آنها را کاشفان پدیده کاویتاسیون یا حفره زایی می نامند. اگر شما آب گازداری میل کنید که تحت فشار زیادی گازدار شده باشد ترکیدن حبابها داخل دهانتان، به قدری دردناک خواهد بود که از نوشیدن آن منصرف خواهید شد. امیدوارم این مثال شما را کاملا با این پدیده فیزیکی آشنا کرده باشد. این مقاله تکمیل می شود.
آیا افزایش سر و صدای پمپ و لرزش آن به خاطر پدیده کاویتاسیون است؟ چگونه اثر کاویتاسیون یا حفره زایی روی پروانه های پمپ را کاهش دهیم؟ آیا صدایی شبیه صدای دورتند کتری یا سماور، قبل از جوش آمدن آب داخل آنها از پمپ می شنوبد؟
اگر پمپ شما موقع کارکرد ویبره می شود و می لرزد یا صدای زیادی نسبت به اوایل نصب ایجاد می کند و در مقابل آب کمتری پمپاژ می کند ، دچار این مشکل می تواند باشد. مثل کتری و سماوری که موقع تشکیل حبابهای بخار آب به سروصدا می افتد ، پمپی که حبابهای زیادی تولید می کند شبیه صدای دور تند کتری و سماور و بسیار پر سر و صدا می شود. هر چه سطح پروانه ناصاف تر شود نتیجتا موقع چرخش مولد حباب های بیشتری خواهد شد و در این سیکل معیوب پروانه آسیب بیشتری خواهد دید و صدای بیشتری تولید خواهد کرد.
در قدم اول تولید کنندگان پمپها شکل طراحی پروانه ، کاسه پمپ ها و سرعت چرخش را به گونه ای در نظر گرفتند تا با تعداد دور کمتر آب بیشتری را پارو کند. یعنی با افزایش سطح درگیری پروانه ها با آب تا حد امکان سعی شد این اثر تخریبی کاهش یابد. هنوز هم تلاشها ادامه دارد تا طراحی پروانه ها بهبود یابد. موقع خرید پمپ بهتر است پمپی بخرید که پروانه های یدکی اش موجود باشد تا بتوانید به صورت دوره ای آن را تعویض کنید. پروانه نو صدای پمپ را به مراتب کمتر خواهد کرد. منتظر شکستن و سوراخ شدن پروانه ها نمانید ، اگر ناصافی زباد شد ، پروانه را تعویض کنید . وقتی پمپ با پروانه آسیب دیده پمپاژ می کند باید الکتروموتور خیلی بیشتر کار کند و علاوه بر مصرف برق بیشتر عمر الکتروموتور و تجهیزات مربوطه نیز کاهش می یابد. از طرفی ایجاد و ترکیدن این حبابها مثل صدای ایجاد شده در کتری و سماور به صدای طبیعی پمپ خواهد افزود و آزارتان خواهد داد.
اما در هنگام لوله کشی بین مخزن آب، منبع یا تانکر آب و پمپ به نکات ذیل توجه فرمایید: حتی الامکان پمپ را نزدیک مخزن آب نصب کنید. لوله آبرسان به پمپ را کوچکتر از قطر ورودی پمپ در نظر نگیرید هر چه قطورتر باشد بهتر است. درست در آستانه اتصال به پمپ از تبدیل کوچکتر استفاده کنید تا همسایز ورودی پمپ شود ، افزایش سرعت جریان آب در ورودی آب به کاسه پمپ کمک زیادی به کاهش پدیده کاویتاسیون می کند. اگر مجبورید پمپ را دورتر نصب کنید از لوله قطورتر استفاده کنید. شیر خودکار یا یکطرفه را مطلقا قبل از پمپ نصب نکنید و برای محافظت از پمپ در مقابل برگشت آب تحت فشار داخل شبکه آبرسانی ، باید بلافاصله بعد از پمپ نصب کنید . پمپ را مستقیما به کنتور وصل نکنید. اصولا به آب کم فشارتر عادت کنید با فشار میانگین حدود ۱ تا ۲ بار تاسیسات منزل شما به خوبی کار می کنند. برای ایجاد فشارهای بالاتر پمپ به زمان بیشتری برای کارکردن و پارو کردن آب نیاز دارد و طبعا از عمر پمپ خواهد کاست.
بکارگیری مخزن تحت فشار و کلید اتومات زمان کارکرد پمپ شما را کاهش می دهد و از آن بهتر، استفاده از پمپ های اینورتر دار به دلیل مدیریت سرعت چرخش پروانه های پمپ متناسب با مقدار مصرف علاوه بر کاهش مصرف برق ، باعث کاهش چشمگیر اثر مخرب کاویتاسیون روی پروانه ها خواهد شد.