1 ปรากฏการณ์คาวิเทชัน
เมื่อความดันของของเหลวลดลงจนถึงความดันไอที่อุณหภูมิหนึ่ง ฟองอากาศจะถูกสร้างขึ้นในของเหลว ปรากฏการณ์การสร้างฟองอากาศนี้เรียกว่าคาวิเทชัน ฟองอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดโพรงอากาศ เมื่อไหลไปที่แรงดันสูง ปริมาณจะลดลงและแตกออกในที่สุด ปรากฏการณ์ฟองอากาศที่หายไปในของเหลวเนื่องจากความดันที่เพิ่มขึ้น เรียกว่า การยุบตัวของโพรงอากาศ
ในระหว่างการทำงานของปั๊ม หากความดันสัมบูรณ์ของของเหลวที่ถูกสูบในพื้นที่ (โดยปกติจะถึงจุดหนึ่งในภายหลังในช่องใบพัด) ลดลงจนถึงความดันการทำให้ของเหลวกลายเป็นไอที่อุณหภูมินั้นเนื่องด้วยเหตุผลบางประการ ของเหลวจะเริ่มระเหยที่ตำแหน่งนั้น ทำให้เกิดไอน้ำจำนวนมากและก่อตัวเป็นฟอง เมื่อของเหลวที่มีฟองจำนวนมากไหลไปข้างหน้าผ่านบริเวณแรงดันสูง-ภายในใบพัด ของเหลวแรงดันสูง-ที่อยู่รอบๆ ฟองอากาศจะทำให้ฟองอากาศหดตัวอย่างรวดเร็วและแม้กระทั่งแตกออก ในเวลาเดียวกันกับที่ฟองควบแน่นและแตกออก อนุภาคของเหลวจะเต็มเข้าไปในโพรงด้วยความเร็วสูง ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ค้อนน้ำอันทรงพลัง และกระแทกพื้นผิวโลหะด้วยความถี่กระแทกสูง ความเครียดจากการกระแทกสามารถเข้าถึงบรรยากาศนับร้อยถึงหลายพัน และความถี่ของการกระแทกสามารถเข้าถึงได้นับหมื่นครั้งต่อวินาที ในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้ความหนาของผนังแตกได้
กระบวนการสร้างฟองอากาศในปั๊มน้ำและทำให้เกิดความเสียหายต่อส่วนประกอบการไหลเนื่องจากการแตกของฟองอากาศเรียกว่าโพรงอากาศในปั๊มน้ำ หลังจากที่เกิดโพรงอากาศในปั๊มน้ำ ไม่เพียงแต่สร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบกระแสเกินเท่านั้น แต่ยังสร้างเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของปั๊มลดลง ในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้ของเหลวในปั๊มหยุดชะงักและป้องกันไม่ให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง
2 สูตรความสัมพันธ์พื้นฐานสำหรับการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม
สภาวะของการเกิดโพรงอากาศในปั๊มจะถูกกำหนดโดยทั้งตัวปั๊มเองและอุปกรณ์ดูด ดังนั้นการศึกษาสภาวะของการเกิดโพรงอากาศจึงควรพิจารณาจากทั้งตัวปั๊มและอุปกรณ์ดูด ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างโพรงอากาศของปั๊มคือ
NPSHc น้อยกว่าหรือเท่ากับ NPSHr น้อยกว่าหรือเท่ากับ [NPSH] น้อยกว่าหรือเท่ากับ NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - การเกิดโพรงอากาศของปั๊มเริ่มต้นขึ้น
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - ปั๊มที่ไม่มีโพรงอากาศ
ในสูตร ค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศของอุปกรณ์ NPSHa - หรือที่เรียกว่าค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศที่มีประสิทธิภาพ ยิ่งปริมาณมากเท่าใดโอกาสที่จะเกิดโพรงอากาศก็จะน้อยลงเท่านั้น
NPSHr - ค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศของปั๊ม หรือที่เรียกว่าค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศที่จำเป็น หรือแรงดันตกคร่อมไดนามิกของทางเข้าปั๊ม ยิ่ง NPSHr มีขนาดเล็กเท่าใด ประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดโพรงอากาศก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
NPSHc - ค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศวิกฤติ หมายถึง ค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศที่สำคัญซึ่งสอดคล้องกับประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มที่ลดลง
[NPSH] - ค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศที่อนุญาต คือค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศที่ใช้เพื่อกำหนดสภาวะการทำงานของปั๊ม โดยทั่วไปจะใช้เป็น [NPSH]=(1.1-1.5) NPSHc
3 การคำนวณค่าเผื่อการเกิดโพรงอากาศของอุปกรณ์
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4 มาตรการป้องกันการเกิดโพรงอากาศ
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>NPSHr. มาตรการป้องกันการเกิดโพรงอากาศมีดังนี้:
1. ลดความสูงในการดูดเชิงเรขาคณิต Hg (หรือเพิ่มความสูงการไหลย้อนกลับทางเรขาคณิต)
2. เพื่อลดการสูญเสียการสูดดม hc สามารถเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ลดความยาวของท่อ ส่วนโค้ง และอุปกรณ์เสริม ฯลฯ
3. ป้องกันการทำงานเป็นเวลานานภายใต้สภาพการจราจรสูง
4. ที่ความเร็วและอัตราการไหลเท่ากัน การใช้ปั๊มดูดคู่จะช่วยลดอัตราการไหลของทางเข้า และทำให้ปั๊มมีโอกาสเกิดโพรงอากาศน้อยลง
เมื่อเกิดโพรงอากาศในปั๊ม ควรลดอัตราการไหลหรือความเร็วควรลดลงระหว่างการทำงาน
สภาพของพูลดูดของปั๊มมีผลกระทบอย่างมากต่อโพรงอากาศของปั๊ม
7. สำหรับปั๊มที่ทำงานภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย สามารถใช้วัสดุป้องกันการเกิดโพรงอากาศเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศ
