Hidrofobik Yüzeylerin Santrifüj Tip Bir Pompanın Kavitasyon Performansına Etkilerinin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Santrifüj pompalar, endüstride en yaygın kullanılan hidrolik makinelerdir. Santrifüj pompalarda meydana gelen kavitasyon, pompanın çalışma ömrünü önemli derecede azalması yanı sıra kapasite, performans ve verimin düşmesine, ayrıca gürültü ve titreşime sebep olur. Dolayısıyla kavitasyon kaçınılması gereken bir durumdur ve kavitasyon performansı üzerine çalışma şartları ile tasarımın da etkisi vardır. Bu çalışmada, santrifüj tip bir pompanın tasarımı değişmeksizin kavitasyonu önlemek için çarkın ıslak yüzeyleri kompozit bir solüsyon ile kaplanarak hidrofobik özellik kazandırılmıştır. Florlanmış etilen propilen (FEP) kaplama malzemesine kütlece %3 oranla grafit (FEP-C), grafen (FEP-G) ve hegzagonal bor-nitrür (FEP HB) takviye ederek üç farklı kompozit yüzey kaplama solüsyonu hazırlanmış olup temas açıları sırasıyla 120°, 124°, 133° olarak ölçülerek hidrofobiklikleri belirlenmiştir. Çarklar kaplanmadan ve kaplandıktan sonra kavitasyon performansı, ENPY ve Thoma kavitasyon parametreleri üzerinden deneysel olarak test edilmiştir. FEP-C, FEP-G ve FEP-HB kaplı pompa çarkının ENPY değerlerinin kaplamasız çarka kıyasla %6.15, %6.96, %10.72, Thoma kavitasyon parametrelerinin ise kaplamasız çarka kıyasla sırasıyla %10.16, %12.9, %18.09 kadar arttığı belirlenmiştir.

Centrifugal pumps are the most common used hydraulic machines in the industry. Cavitation in centrifugal pumps causes a significant reduction in the working life of the pump, as well as a decrease in capacity, performance in addition to causing noise and vibration. Thus, cavitation should be avoided and operating conditions and design also have an impact on cavitation performance. In this study, the wet surfaces of the impeller were coated with a composite solution to gain hydrophobic properties in order to prevent cavitation without changing the design of a centrifugal type pump. Three different composite surface coating solutions were prepared by reinforcing the fluorinated ethylene propylene (FEP) coating material with 3% by mass of graphite (FEP-C), graphene (FEP-G) and hexagonal boron-nitride (FEP-HB) and their hydrophobicity was determined by measuring with contact angles of 120°, 124°, 133° respectively. The cavitation performance has been experimentally tested on NPSH and Thoma cavitation parameters before and after the impellers are coated. It was determined that the NPSH values of the FEP-C, FEP-G and FEP-HB coated pump impeller increased by %6.15, %6.96, %10.72(respectively) compared to the uncoated impeller. And the Thoma cavitation parameters increased by %10.16, %12.9, %18.09(respectively) compared to the uncoated impeller.