Su Yapılarındaki Kavitasyon Olayının Yapı Stabilitesi, Ekonomık Ömür Ve İşletme Verimliliği Üzerindeki Etkileri

Abstract

Kavitasyon ; kabarcıkların veya boşlukların bir sıvı içinde, yüksek hızlı su akışına maruz kalan , yüzey düzensizlikleri ve pürüzlülük sebebiyle başlatılan oluşumdur. Kabarcık boşlukları su buharı ve hava ile doludur ve yerel basınç mevcut su sıcaklıgında buharlaşma degerinin altina düştüğü anda olusacaktir. Kavitasyon kabarcıkları büyüyecek ve ta ki bir yerdeki basınç baloncukların patlamasına neden oluncaya kadar akışkanla birlikte hareket edecektir. Ne zamanki bir baloncuk yüzeye yakın bir yerde patlarsa,çok büyük basınçlar oluşur ve cok küçük bir alanda cok kısa zamanda buyuk hasarlar oluşacaktır. Eger baloncuklar metal yüzey yakınlarında patlarsa; yerel hız 85 m/s’ e yükselerek 1300 kg/cm2basınç oluşacaktır. Su yapılarındakı kavitasyon hasarı, işletme zamanına, sınır tabakasındaki pürüzlülüğe ,sınırdaki çıkıntılara ve malzeme kuvvetine bağlıdır. Kavitasyon yerini bulmak için bu çalışmada bir yöntem gösterilmiştir. Bir kaç çizelgede kavitasyon hasarını ve kavitasyon potansiyelini, kavitasyon zamanın etkilerini ve bunlarin bağlantılarını göstermekteyiz. Formüller hangi alanların pürüzlülüklerinin kavitasyon için tehlikeli olabileceklerini tahminine izin verirler.Söz konusu olan hasarlar yapı üzerinde işletme verimliliğini ve ekonomik ömrünü etkilemektedir. Kavitasyondan korunmak için bir kaç yol vardır. Bunlardan biri de vantuz kullanmaktır.Vantuzdan başka yolları da bahsetmiş bulunmaktayız. Kavitasyona etkili olan akım koşulları da çok önemlidir. Gürültü ve titreşim de kavitasyonun yan etkileridir ki bunları genellikle makinelerde, sanayi valflerinde ve dolu savaklarda görmekteyiz. Bahsedilen işletme verimliliği düşüşü, gürültü ve titreşim bir yerde oluşan erozyonun işaretidir.

Cavitation is the formation of bubbles or cavities in a liquid, initiated by surface irregularities and roughnesses that are subjected to high-velocity water flow. The bubble cavities are filled with water vapor and air, and form where the local pressure drops to a value that will cause the water to vaporize at the prevailing water temperature. Cavitation bubbles will grow and travel with the flowing water to an area where the pressure field will cause collapse. When a bubble collapses or implodes close to or against a solid surface, an extremely high pressure is generated, which acts on an infinitesimal area of the surface for a very short time and damages the substrate materials. When cavitation bubbles implode on a metal surface, pressures of up to 1300 kg/cm2are produced, and the velocity of impact of the fluid on the surface may reach 85 m/s. Cavitation damage in hydraulic structures is a function of the cavitation potential, the duration of the operation, the boundary roughness and alignment, and the strength of the materials from which the boundary is constructed, a method of locating sites of cavitation damage in spillways is presented. Curves delineating damage as a function of the cavitation potential and the duration of operation are given. The formulas allow a determination of areas in which attention to surface tolerances can protect the boundary. These damages are affecting performance and economic life of hydraulic structures and machinery. In addition, for protecting structures there are some ways that can be used to define when and where aeration grooves must be used. Some methods of preventing cavitation damage, other than aeration grooves, are discussed. The flow conditions that dictate the various cavitation presentation methods are delineated. Noise and vibration occur in many applications, ranging from all forms of turbo machinery to large valves in industrial plants and spillways. Associated with the deleterious effects of performance breakdown, noise, and vibration, there is the possibility of erosion.