Sürgülü Vana - Kavitasyon Analizi

Herkese Merhaba

İçerisinden 5 m/s hızında su akan bir boru sisteminde bulunan DN=200 mm anma çapına sahip bir sürgülü vanada oluşabilecek kavitasyonun yerinin tahmini üzerine yaptığım analizleri burada sizlerle paylaşmak istiyorum.

Analizleri anlatmadan önce kavitasyonun ne olduğundan bahsedeyim.

Akışkanın hızının birden yükseldiği sistemlerde (örneğin vanalarda ve pompalarda) akışkanın basıncının, o bölgede doyma basıncına düşmesiyle akışkanda kısmi buharlaşmayla gaz baloncukları oluşur. Bu baloncukların oluşup patlamasıyla mikro yapıda şok dalgaları meydana gelir ve uzun süre zarflarında bu şok dalgalarının oluşturduğu hasara kavitasyon denir.

Aşağıya birkaç tane kavitasyon hasarı ile ilgili fotoğraf koydum. İşin ciddiyetini görün diye :)

Kavitasyon
. .

Gelelim analizlerimize. Analizleri Vananın %40, %20, %10 ve %5 açık olduğu durumlar için katı modeli sadeleştirerek yaptım. Aksi halde meshleme ve iterasyonlar çok zaman alıyor.

Size tavsiyem sadeleştirme yaparken simetrik problemleri, simetri düzlemlerine göre yarısını çizerek ve katı modellerde akışkanın geçmediği kısımları silerek yapmanız. Bu şekilde hızlı sonuçlar elde edebilirsiniz.

Problem…………………………….…………………..………Sadeleştirmelerden Sonra
.

%40 Açık Durum Hız Dağılımı....................................... %40 Açık Durum Kavitasyon Bölgesi
.

%20 Açık Durum Hız Dağılımı....................................... %20 Açık Durum Kavitasyon Bölgesi
.

%10 Açık Durum Hız Dağılımı....................................... %10 Açık Durum Kavitasyon Bölgesi
.

%5 Açık Durum Hız Dağılımı......................................... %5 Açık Durum Kavitasyon Bölgesi
.

Vananın %40 açık olduğu durumda gaz baloncukları oluşmuyor fakat diğer durumlarda, vana kapandıkça akışkanın geçtiği alan daraldığından debi korunumu gereği akışkanın hızı artıyor ve basınç, doyma basıncına kadar düşerek kısmi buharlaşma meydana geliyor.

Kısacası, vana sürekli olarak %20 civarı bir açıklığın altında kullanılırsa kapama armatürünün çıkış tarafına bakan yüzü zamanla çürüyecektir.

Ek olarak;

• Analizlerde kavitasyonun beklendiği bölgedeki meshi arttırmanız daha iyi sonuç almanızı sağlar.
• Tasarımda kavitasyonun olabileceği bölgelerde değişiklikler yapılıp analizler tekrarlanarak, sorunun çözülüp çözülemediği kontrol edilebilir.

Başka bir analizde görüşmek üzere...

Kalın Sağlıcakla...