Kitkahäviö ja kavitaatio

Kitkahäviö ja kavitaatio

Tutustu siihen, millä tavoin kitkahäviö ja kavitaatio voivat vaurioittaa pumppuja ja miten niiden todennäköisyyttä voidaan vähentää. 

Aina kun vettä pumpataan suurella nopeudella putkia pitkin, riskinä on kitkahäviö ja kavitaatio. Tässä moduulissa kerromme tarkemmin näistä ilmiöistä. Kuulet, miten kitkahäviö voi heikentää hyötysuhdetta ja miten kavitaatio voi vaurioittaa putkistoa ja pumppuja. Lisäksi kuulet, miten näiden molempien riskiä voidaan vähentää.

Aloitetaan kitkahäviöstä. Kitkahäviö tarkoittaa nesteen painehäviötä, joka aiheutuu siirtyvän nesteen ja ympäröivän putken välisestä kosketuksesta nesteen liikkuessa putkea pitkin. Kun vettä siirretään vedenpumppausjärjestelmässä, se luo kitkaa pinnoille, joihin vesi on kosketuksissa.

Tämä johtaa lopulta energia- ja painehäviöön, mikä puolestaan heikentää koko järjestelmän hyötysuhdetta. Kitkahäviö koskettaa järjestelmän kaikkia osia. Sitä tapahtuu putkissa, putkikäyrissä ja venttiileissä.

Mutta miten järjestelmän kitkahäviön voi määrittää? Se riippuu useista parametreista, kuten järjestelmän virtaamasta, nesteen viskositeetista sekä putken halkaisijasta ja pituudesta. Mitä pienempi ja lyhyempi putki on, sitä suurempi on viskositeetti ja myös kitkahäviö.

Myös putkien pinta vaikuttaa kitkahäviöön. Jos putken seinämät ovat sileät, vesi siirtyy helpommin niitä pitkin, jolloin kitkahäviö pienenee. Näin ollen kitkahäviön määrä voidaan määrittää veden pumppausnopeuden ja putkikoon perusteella.

Voit vähentää kitkahäviötä seuraavalla kahdella tavalla:

1) pienentämällä virtaamaa ja
2) suurentamalla putken kokoa.

Putkikoon suurentaminen nostaa järjestelmän hankintakustannuksia mutta pienentää puolestaan elinkaarikustannuksia, joten se on järkevä ratkaisu pitkällä aikavälillä. Kitkahäviöön liittyvät tiedot saa yleensä putkien, putkikäyrien, t-yhteiden ja muiden komponenttien valmistajilta.

Katsotaan seuraavaksi kavitaatiota. Kavitaatio tarkoittaa ilmakuplien nopeaa muodostumista ja luhistumista veden kiehumisen seurauksena. Vesi kiehuu yleensä 100 asteessa. Tässä lämpötilassa vesi höyrystyy. Jos järjestelmän paine laskee, myös kiehumispiste laskee.

Jos paine laskee tietyssä kohdassa esimerkiksi 0,1 baariin, vesi alkaa kiehua tässä kohdassa 45 asteessa 100 asteen sijaan. Heti kun paine nousee näissä kohdissa uudelleen paikallisten kiehumispisteiden yli, höyrystyneet molekyylit luhistuvat ja muuttuvat takaisin nesteeksi. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi.

Se ilmenee kovana äänenä vesimolekyylien luhistuessa äänekkäästi putkissa. Kavitaatio on yleinen ongelma kaikissa putkistoissa, joissa pumpataan vettä. Se on myös yksi yleisimmistä pumppu- ja putkirikkojen aiheuttajista.

Kavitaation mahdollisuutta voidaan kuitenkin vähentää muutamalla tavalla, esimerkiksi laskemalla pumpun tuloputkea ja nostamalla esipainetta, vähentämällä imuputken kitkahäviötä, pienentämällä pumpun virtaamaa ja nostamalla imettävän vedenpinnan korkeutta.

Tässä oli katsaus kitkahäviöön ja kavitaatioon. Kiitos, että katsoit videon.