Kavitace ve vodních čerpadlech

Ing. Václav Jiřiček

Bachelor's thesis

Cavitaion in water pumps

Abstract:

Předkládaná bakalářská práce se zabývá kavitací ve vodních čerpadlech. V úvodu práce je proveden základní popis vzniku kavitace a jejího negativního působení na konstrukční materiály hydrodynamických zařízení. Další část práce je zaměřená na popis čerpadel z hlediska konstrukce i provozních parametrů i jejich klasifikace. V této kapitole je také uveden popis vlivu kavitace na provoz čerpadla, klasifikace kavitace v čerpadlech i parametry, které se k popisu kavitace používají. V práci jsou uvedeny a popsány základní možnosti detekce kavitace v čerpadlech. V experimentální části práce je uveden postup instalace piezoelektrických filmů na povrch profilu představujícího čerpadlovou lopatku a jejich následná kalibrace. Kalibrace je založena na metodě pádu kuličky a jejím výsledkem je závislost mezi napětím generovaným na piezoelektrickém filmu a působící silou. Dále je v práci popsáno měření kavitace na profilu s instalovanými piezoelektrickými filmy v kavitačním tunelu. Kavitační jev je zkoumán opticky i akusticky. Optická měření jsou realizována pomocí vysokorychlostní CCD kamery. Akustická měření jsou realizována jednak pomocí piezoelektrických filmů instalovaných na profilu, a také pomocí piezoelektrického jehlového hydrofonu umístěného za profilem. Pro účely práce jsou ze skupiny měření prezentovány pouze výsledky pro dva režimy s rozdílnými parametry průtoku a tlaku před profilem. Výsledky optického záznamu ukazují vývoj kavitační struktury na profilu a měřené signály interakci kavitačních struktur s lopatkou.

Abstract:

The presented bachelor project is focused on cavitation in water pumps. In the introductory part of the work, an elemental description of the cavitation occurrence and its negative effects on construction materials of hydrodynamics devices are described. Next part of the work is focused on the pump description regarding its construction, operating parameters and their classification. The influence of the cavitation phenomena on the pump operation, classification of cavitation in pumps and parameters describing the cavitation are also introduced in this chapter. The possibilities of the cavitation detection in water pumps are also described. In the experimental part of the work the installation of the piezoelectric films on the profile surface representing the pump blade and their following calibration are described. The calibration is based on the drop ball technique and its result is dependence between the generated voltage and acting force. The measurement of the cavitation on the profile at the cavitation tunnel is described. The cavitation phenomenon is investigated optically and acoustically. Optical measurements are realized by high speed CCD camera. Acoustic measurements are realized by piezoelectric films installed on the profile surface and by a needle hydrophone placed behind the profile. For the elaboration in this work only two measured regimes with different flow rate and pressure parameters are presented. Results of the optical measurements show the development of the cavitation structures on the profile and measured signals the interaction of the cavitation structures with the profile.

Keywords

Klíčová slova, Kavitace, vodní čerpadlo, lopatka, PVDF film, kavitační tunel

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 7. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 26. 8. 2015
• Supervisor: Ing. Miloš Müller, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Bachelor programme / field:
Mechanical Engineering / Mechanical Engineering