캐비테이션(cavitation)

1 캐비테이션(cavitation) 의 정의
 - 캐비테이션은 공동현상이라고도 불림
 - 국소 압력이 강하하여 액체에서 공기가 분리되는 현상
 - 기포가 다시 고압으로 붕괴될때 충격파를 발생함. 소음과 진동이 발생하고 깃에 손상을 야기함

깃에서 발생한 기포 - 캐비테이션 / 공동현상

2 캐비테이션의 원인 및 영향
 1) 캐비테이션의 발생원인
   - 흐르는 유체에서 임의 지점의 정압이 해당 유체의 포화증기압보다 낮아질 때 기포가 발생하고 다시 기포가 압역에 의해 상쇄될때 충격파가 발생한다.
     * 고속유체의 경우 단열상태로 압력이 강하되는데, 이때 포화증기압보다 낮아져서 보다 비등됨(증기발생)
     * 유체 유온 대비 포화증기압의 강하시 발생
     * 온도가 높은상태에서(포화온도 이하) 관의 수축부를 통과할때 압력강하가 발생하여 포화

 2) 캐비테이션의 영향
  - 소음진동 : 발생된 기포가 상대적 고압영역으로 유입되면 기포가 급격한 붕괴를 일으키는데 이때 소음과 진동이 발생하게됨
  - 양정 및 동력효율저하 : 기포발생에 따른 유효흡입량 저하
  - 깃의 침식 : 기포가 붕괴할때 기포주위로 충격파가 발생하여 깃에 국부 점침식(pitting / 캐비테이션 부식)을 유발함.
 
3 캐비테이션의 방지책
 1) 임팰러 측면
   - 임팰러 재질을 점침식에 강한재질로 변경
     * 일반적으로 18-8 스테인레스강이 많이 쓰임
 2) 펌프 측면
   - 펌프의 설치위치를 낮추어 유효흡입수두를 크게한다.
   - 흡입관경을 크게하고 밸브 플랜지 등 관이음류의 수를 줄여 손실수두를 줄인다.
 3) 캐비테이션 발생한계에 맞는 설계
   ① 발생한계 조건
     - 유효흡입수두>=1.3x필요흡입수두
   ② 토마의 캐비테이션 계수(σ)
     - σ=필요흡입수두/전양정

펌프의 캐비테이션 발생 조건