배관 시스템의 캐비테이션을 방지하는 방법 및 이유

캐비테이션은 엔지니어, 유지 관리 전문가 및 펌핑 시스템 관련 작업을 하는 모든 사람에게 인기 있는 주제입니다. 그럴 만한 이유가 있습니다. 이 상태에는 복잡하고 식별하기 어려운 원인이 있으며 그 영향은 장비, 시스템 무결성 및 전반적인 운영에 치명적일 수 있습니다.

원심 펌프로 작동되는 시스템의 경우 캐비테이션 방지는 팀 전체의 노력입니다. 이는 시스템을 구축하기 전에 순흡입수두(NPSH) 주변의 시스템 설계 및 계산부터 시작됩니다. 펌프 선택, 유체 온도 및 보호 구성 요소 포함은 모두 시스템의 캐비테이션을 방지할 수 있는 요소입니다.

외부 관찰자의 관점에서 캐비테이션은 종종 시스템 소리를 듣는 것만으로도 감지될 수 있습니다. 시스템의 액체가 끓는 것처럼 들릴 수 있습니다. 빠르고 반복적으로 거품이 터지는 소리는 배관 시스템에 문제가 있다는 확실한 신호입니다. 일부 청취자들은 캐비테이션이 시스템에서 커피콩이나 자갈처럼 들리는 것처럼 설명했습니다.

하지만 시스템 내부에서 실제로 무슨 일이 발생하여 이러한 소음이 발생합니까? 캐비테이션은 펌핑된 유체 내부에 증기 주머니가 빠르게 형성되고 파열되는 현상입니다. 파열은 유체를 통과하여 장비를 손상시키는 충격파를 생성합니다.

캐비테이션 과정은 배관 시스템의 민감하고 고도로 설계된 구성 요소에 큰 피해를 줄 수 있습니다. 펌프 임펠러, 케이싱, 배관 및 기타 장비에는 구멍, 침식 또는 기타 손상이 발생하여 이러한 구성 요소가 올바르게 작동하지 못할 수 있습니다. 이러한 손상으로 인해 개별 시스템 구성 요소와 시스템 전체의 수명이 단축될 수도 있습니다.

캐비테이션은 다른 시스템보다 일부 시스템에서 발생할 가능성이 훨씬 더 높습니다. 슬러리가 아닌 액체를 펌핑하는 시스템은 캐비테이션 위험이 더 높습니다. 물과 같은 시스템 유체가 묽으면 시스템이 캐비테이션에 직면할 가능성도 높아집니다. 더 높은 온도에서 펌핑되는 유체를 사용하는 응용 분야에서는 캐비테이션을 방지하기 위해 더 많은 단계를 수행해야 합니다.

캐비테이션을 이해하기 위한 가장 쉬운 시작점은 가장 기본적인 요리 개념 중 하나인 물을 끓이는 것입니다. 부엌에서 물을 끓일 때, 그것은 모두 열에 관한 것입니다. 끓으려면 물을 212F(100C)까지 가열해야 합니다.

그러나 그 정확한 온도로 가열하는 것이 우리가 끓는다고 부르는 급속한 증발을 일으키는 유일한 방법은 아닙니다. 212F는 요리에 일반적으로 사용되는 끓는점이지만, 과학적으로 끓는점은 액체의 증기압이 액체를 둘러싼 압력과 같아지는 온도입니다.

가정 요리사든 전문 요리사든 주방 환경에서는 액체의 증기압이 조작될 가능성이 거의 없습니다. 그렇기 때문에 212 F 미터법이 상대적으로 보편적으로 사용됩니다(단, 매우 높은 고도에 있는 주방은 수압 변화에 영향을 받고 다른 끓는점을 사용할 수 있음).

산업 시스템에서 유체 압력은 펌핑 프로세스 단계 전반에 걸쳐 변화합니다. 가장 일반적으로 유체는 펌프 내부에서 큰 압력 변화를 경험합니다. 유체가 흡입되면 빠르게 압력이 가해지고 임펠러를 빠져나가 펌프 배출구로 이동할 때 압력이 크게 떨어집니다. 이렇게 빠르게 변하는 압력은 유체의 끓는점에 영향을 미치고 캐비테이션이 발생하기 위한 이상적인 환경을 조성할 수 있습니다.

캐비테이션의 중요한 차이점 중 하나는 증기 주머니가 공정 중에 실제로 파열된다는 사실입니다. 이러한 파열은 펌핑된 유체를 통해 강한 충격파를 보내 시스템 구성 요소를 손상시킬 수 있습니다. 이러한 충격파는 펌프 임펠러나 펌프 케이싱뿐만 아니라 배관이나 시스템의 다른 부분에서도 침식되거나 크레이터링을 일으킬 수 있습니다.

캐비테이션이 발생하는 가장 일반적인 장소는 펌프의 출구 부분이지만, 압력 강하가 큰 시스템의 모든 부분에서 기술적으로 캐비테이션이 발생할 수 있습니다. 시스템에는 종종 유체 이동이 매우 빠른 영역이 많기 때문에 캐비테이션은 시스템의 여러 부분에서 문제가 될 수 있습니다.