HM380 Hiện tượng xâm thực trong bơm nước - Thiết bị giảng dạy - Thiết bị đào tạo nghề - Thiết bị phòng thí nghiệm cơ học chất lỏng

1. Tổng quan sản phẩm
1.1 Giới thiệu về hiện tượng xâm thực
Hiện tượng xâm thực trong bơm nước là quá trình các bọt khí trong vùng áp suất thấp của hệ thống dòng chảy bơm nước bị nén và nhanh chóng vỡ ra khi nước chảy đến vùng áp suất cao, gây suy giảm hiệu suất thủy lực và làm hỏng các bộ phận của dòng chảy.
Khi biên độ xâm thực hiệu quả của thiết bị bơm nước nhỏ hơn biên độ xâm thực cần thiết của bơm nước, và áp suất riêng phần trong bơm giảm xuống áp suất hóa hơi bão hòa ở nhiệt độ chất lỏng, các tạp chất, các hạt rắn nhỏ hoặc giao diện chất lỏng (chất lỏng và chất rắn) trong chất lỏng (hạt nhân khí tồn tại trong khe hở giữa bề mặt tiếp xúc) nhanh chóng phát triển thành bọt khí xâm thực, và chảy đến vùng áp suất cao cùng với dòng nước, và nhanh chóng bị vỡ ra do sự nén của chất lỏng xung quanh. Trong vùng sụp đổ do xâm thực, bề mặt kim loại chịu tác động của lực búa nước, với tần số có thể đạt hàng chục nghìn lần mỗi giây, và tác động lên một diện tích rất nhỏ, do đó ứng suất có thể đạt hàng nghìn áp suất khí quyển. Việc thường xuyên tác động ứng suất lớn như vậy gây ra biến dạng dẻo và làm cứng lớp bề mặt kim loại, dẫn đến mỏi cục bộ và nứt vi mô, thúc đẩy sự phát triển của xâm thực. Các bộ phận kim loại bị vỡ và bong tróc. Xâm thực có thể xảy ra ở mặt trước và mặt sau của cánh quạt, hoặc giữa mép ngoài của cánh quạt và thành buồng cánh quạt. Nói chung, xâm thực trong bơm nước làm giảm lưu lượng, cột áp, công suất và hiệu suất của bơm, gây ra rung động và tiếng ồn, rút ​​ngắn tuổi thọ thiết bị và ảnh hưởng đến an toàn công trình. Tình trạng này nghiêm trọng hơn đối với các bơm lấy nước từ các dòng suối có hàm lượng cát cao.
1.2 Nguyên nhân gây ra xâm thực trong bơm nước:
Khi áp suất đầu vào của bơm thấp hơn áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ này, chất lỏng sẽ bay hơi. Đồng thời, khí hòa tan trong chất lỏng có thể thoát ra khỏi chất lỏng, tạo thành một lượng lớn các bọt hơi nhỏ, theo sau chất lỏng. Khi chảy vào kênh dẫn của cánh quạt, khi áp suất sinh ra do sự quay của cánh quạt lớn hơn áp suất hơi bão hòa, các bọt hơi nhỏ này ngưng tụ lại và tắt, tạo thành khoang. Lúc này, chất lỏng xung quanh lao về phía khoang với tốc độ rất cao, và các hạt chất lỏng va chạm với nhau tạo thành xung kích thủy lực cục bộ, khiến áp suất cục bộ đạt đến hàng trăm atm. Bọt càng lớn, búa nước cục bộ khi ngưng tụ và tắt càng mạnh. Tốc độ của va chạm thủy lực này rất nhanh, với tần số lên đến 2500 lần/giây, và va chạm mạnh xảy ra trên bề mặt cánh quạt, gây ra ăn mòn cơ học. Hiện tượng tổng hợp nêu trên về sự bay hơi, ngưng tụ, va chạm và ăn mòn kim loại của chất lỏng được gọi là hiện tượng xâm thực (cavitation).

1.3 Hư hỏng do xâm thực
Khi bọt hơi tắt, các hạt chất lỏng va chạm với nhau, tạo ra tiếng ồn. Khi xâm thực nghiêm trọng, sẽ xảy ra rung động. Lưu lượng, cột áp và hiệu suất sẽ giảm đáng kể, và hiện tượng "hút chân không" sẽ xảy ra. Đồng thời, cánh quạt sẽ bị mòn do xâm thực. Thậm chí cả cánh và nắp cũng bị xuyên thủng. Xâm thực dẫn đến hiệu suất bơm kém, hoạt động không ổn định của thiết bị, mỏi và mòn vật liệu bề mặt kim loại, và tăng tiếng ồn và rung động. Do đó, cần phải phân tích, nghiên cứu và giám sát hiện tượng xâm thực bơm nước trong thiết kế và quản lý vận hành, và kịp thời thực hiện các biện pháp bảo vệ hiệu quả.
1.4 Giới thiệu sản phẩm
Sản phẩm này có thể được sử dụng để minh họa hiệu ứng xâm thực của cánh quạt bơm ly tâm. Vỏ bơm và các đường ống ở phía đầu vào của bơm được làm bằng nhựa trong suốt để quan sát quá trình xâm thực. Chụp ảnh với thời gian phơi sáng ngắn (đèn flash), phương pháp này có thể thu được hình ảnh bong bóng rõ nét. Các van ở đầu vào và đầu ra của bơm có thể điều chỉnh lưu lượng và áp suất tương ứng. Áp suất ở phía đầu vào và đầu ra được hiển thị trên hai đồng hồ đo áp suất. Bồn chứa nước được trang bị bộ gia nhiệt, và nhiệt độ nước có thể được điều khiển. Đồng thời, nhiệt độ nước, lưu lượng và tốc độ bơm trong bồn chứa nước cũng được hiển thị. Nước được làm mát bởi hệ thống cấp nước.
2. Thông số hiệu suất
Kích thước: Dài x Rộng x Cao 1000x630x590mm
Trọng lượng: <70kg
Điện áp: AC220V 50HZ
Bơm nước: công suất 370W, lưu lượng 3m³/h, cột áp: 14 mét
Bồn chứa nước: 20L
Áp suất (đầu vào): -1…0bar
Áp suất (đầu ra): 0…1,5bar
Nhiệt độ: 0…60°C