Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧
🆔 @Mech_Engineering
Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧


نمونه سوالات مهندسی مکانیک

سوالات ازمون ورود به نظام مهندسی

سه سال اخیر 👇👇👇👇👇👇

Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧
🆔 @Mech_Engineering
Ⓜ️Ⓜ️Ⓜ️📧📧📧📧

دوست عزیزی که برای پاک سازی لکه های نفتی روی سطح دریا مطلب میخواست👇👇👇👇👇👇👇👇👇

دوستان عزیزی که در مورد کاویتاسیون مطلب میخواستن
👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👌👌👇

کاویتاسیون

کاویتاسیون در لغت از کلمه Cavity به معنای حفره آمده و منظور از کاویتاسیون ایجاد حفره یا حفره زائی است .در صورت وقوع این پدیده یکی از خسارات آن ایجاد خوردگی وحفره برروی بدنه پروانه و پوسته پمپ است .قبل از توضیح پدیده کاویتاسیون لازم است اشاره به نقطه جوش و فشار بخار مایعات صورت گیرد .نقطه جوش مایعات به فشاری که مایع در آن قرار دارد بستگی دارد .مثلا آب در فشار یک آتمسفر در دمای١٠٠ درجه سانتیگراد می جوشد که این دما در فشار48/٠ آتمسفر درحدود٨٠ درجه است.

ممکن است در داخل پمپ شرایطی بوجود آید به طوریکه در دمای موجود با توجه به کاهش فشاریکه ایجاد شده ، سیال بجوشد. این پدیده در صورت وقوع در ابتدای پره در داخل پروانه رخ می دهد . تبدیل مایع به حباب های بخار همراه با افزایش حجم ناگهانی می باشد ( دانسیته مایع بیش از ١٠٠٠ برابر دانسیته بخار در این شرایط است ) . حباب تشکیل شده با سرعت زیادی به جلو هدایت می شود. درنیمه دوم پره با افزایش فشار سیال شرایط از حالت اشباع به حالت مایع فشرده بر می گردد و طی پدیده پیچیده ای حباب بخار سقوط کرده و ضمن تقطیر شدن با سرعت زیاد ( تا ۵٠ متر برثانیه) به اطراف برخورد می کند. قطرات سیال که با این سرعت به اطراف برخورد می کنند ، دارای ممنتوم بسیار بالایی هستند به طوری که نیروی وارد شده از طرف این ذرات بر دیواره پروانه قادر است قسمتی از بدنه پروانه را کنده و بر روی آن ایجاد حفره کند.
کمتر فلزی در برابر این نیرو مقاومت می کند، آلیاژهای فولاد -کرم مقاومت بهتری در مقابل این پدیده دارند . این پدیده معمولا با ایجاد سر و صدا نیز همراه است که فرکانس آن به MHZ١ می رسد به این صدا اصطلاحا صدای سفید گفته می شود . میتوان از طریق اندازه گیری صدا بروز کاویتاسیون را تشخیص داد. شکل ٣ -١ نحوه ایجاد حباب درناحیه مکش پره و تاثیر کاویتاسیون بر قسمت انتهایی پره را نشان می دهد . شکل ٣ - ٢ یک پروانه پمپ سانتریفوژ را که در اثر کاویتاسیون در آن ایجاد حفره شده نشان می دهد.

همانطور که قبلا اشاره شد فلزات نمی توانند در مقابل کاویتاسیون مقاومت کنند . بهترین آلیاژ برای این منظور عبارتند از فولاد زنگ نزن ، فولاد با ١٣ % کرم ، فولاد معمولی ، برنز معمولی و بالاخره چدن که به ترتیب داده شده بر اساس بهترین مقاومت به پایین می باشد. چنانچه کاویتاسیون در پمپی رخ دهد برای قطع آن یا دبی عبوری از پمپ یا دور پمپ کاهش داده می شود . البته در بسیاری از نقاط منحنی مشخصه پمپ ، کاویتاسیون جزئی وجود دارد وطبق استاندارد بین المللی تا ٣% اطراف نقطه بیشترین راندمان ، کاویتاسیون نداریم ولی خارج از این ناحیه کاویتاسیون با شدت کم وجود دارد .میتوان وقوع کاویتاسیون و نحوه تاثیر آن را بر منحنی مشخصه وعملکرد پمپ را از طریق آزمایش ملاحظه کرد . اگر چنانچه شیر ورودی پمپ را به آرامی ببندیم ، در جائی مشاهده می شود که ضمن پیدایش صدا منحنی مشخصه پمپ ناگهان افت می کند . در این وضعیت پمپ در حالت کاویتاسیون بوده و نقطه عملکرد پایدار نمی باشد. باید توجه داشت که خوردگی مکانیکی بر اثر کاویتاسیون با خوردگی بر اثر واکنشهای شیمیایی یا الکترو شیمیایی متفاوت میباشد.مقاومت فلزات در مقابل کاویتاسیون بستگی به پارامترهای مختلفی از لحاظ نحوه ساخت و تولید فلز ، سطح فلز، آلیاژهای به کار رفته ، یک نواخت بودن فلز در موقع ریخته گری یا عملیات حرارتی و سرانجام درجه مقاومت فلز در مقابل خستگی دابرای تعیین میزان حساسیت یک سیستم به کاویتاسیون از یک کمیت بی بعد به نام پارمتر کاویتاسیون استفاده می شود که به صورت زیر تعریف شده است :
(P-PV)/(ρ.V̂2/2)
P فشار مطلق در نقطه مورد نظر ، PV فشار بخار مایع ، ρ دانسیته مایع و V سرعت غیر مغشوش مایع یا سرعت مرجع است . پارامتر کاویتاسیون صورتی از ضریب فشار است . در دو سیستم که تشابه هندسی دارند ، اگر مقدار σ یکسان باشد ، احتمال وقوع کاویتاسیون یکسان خواهد بود . اصطلاحاً گفته می شود که درجه کاویتاسیون دو سیستم یکسان است. وقتی0= σ باشد ، فشار مایع به فشار بخار رسیده است و کاویتاسیون رخ می دهد .

هد خالص مثبت مکش (NPSH)

جهت کنترل پدیده کاویتاسیون و برقراری شرایط عدم وجود کاویتاسیون از پارامتری به نام NPSH استفاده می شود . منظور از این پارامتر ، هد خالص مثبت مکش می باشد . به جای این که نقطه حداقل فشار در داخل پروانه بررسی شود ، مقدار هد خالص در قبل از پمپ بررسی می گردد و کارخانه سازنده پیش بینی لازم برای افت از ورود پمپ تا نقطه حداقل فشار در داخل پروانه را انجام می دهد .

انواع کاویتاسیون که ممکن است در پمپ ها اتفاق بیافتد:

- کاویتاسیون تبخیری (نارسایی NPSHa) :

شایعترین نوع کاویتاسیون می باشد و حدود 70% از کاویتاسیون ها را در بر می گیرد. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون، مقدار NPSHa در سیستم باید از مقدار NPSHr (حداقل انرژی مورد نیاز پمپ که توسط کارخانه سازنده توسط منحنی هایی به همراه کاتالوگ پمپ ارائه می گردد) بیشتر باشد.برای جلوگیری از صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون، راهکار های زیر پیشنهاد می گردد:
1- کاهش دما که مقدار هد ناشی از فشار بخار سیال را کاهش دهد، هرچه دما کمتر باشد در نتیجه فشار اشباع متناظر به آن کمتر خواهد شد و در نتیجه احتمال کمتر شدن این فشار نسبت به فشار داخل پمپ افزایش می یابد . بنابراین وقتی خواستید که سیال با دمای بالا را پمپ کنید بسیار باید به این نوع کاویتاسیون دقت کنید.


2- افزایش تراز مایع در مخزن مکش که مقدار هد استاتیکی را افزایش می دهد.


3- بهبود و اصلاح پمپ شامل موارد زیر :


- کاهش سرعت که مقدار Hf(هد ناشی از افت) را کاهش می دهد.
- افزایش قطر چشمه پره
- بکار بردن دو پمپ کوچکتر بصورت موازی که موجب کاهش افد هد می شود.
در این شرایط مایع مجبور می شود از ناحیه پر فشار پمپ به طرف ناحیه کم فشار آن در عرض پره بازگردش کند. وقتی در قسمت مکش یا تخلیه جریان گردابی ایجاد می شود که ناشی از سرعت بالای سیال می باشد جریان سیال برعکس شده و در خلاف جریان حرکت جریان عادی سیال باز گردش می کند.

باز گردش سیال باعث می شود که قطر مفید عبور سیال در قسمت مکش و تخلیه کاهش یابد و باعث کاهش فشار سیال گردد(مطابق اصل برنولی). با کاهش فشار و رسیدن فشار به فشار بخار سیال پدیده کاویتاسیون ایجاد می شود.

این نوع کاویتاسیون به دو حالت اتفاق می افتد :

اول اینکه مایع داخل محفظه پمپ با سرعت موتور باز گردش کرده و یکباره حرارتش افزایش پیدا کرده و فوق گرم می شود.

دوم وقتی که سیال مجبور می شود که از میان آب بند ها و درزهای بین قطعات به سرعت عبور کند در این حالت حرارت بالا باعث تبخیر مایع خواهد شد.

صدمات ناشی از کاویتاسیون در پمپ های باز بیشتر در لبه تیغه های ایمپلر سمت چشم پره و در نوک تیغه ها تا قطر خارجی ایمپلر اتفاق می افتد. در پمپ های با ایمپلر بسته این صدمات روی نوار های سایشی بین پرهو بدنه محفظه ایجاد