キャビテーションについて

What
キャビテーション（Cavitation）

Cavity（空洞）という意味があり、水と機器（配管など）が接する表面付近に生じる空洞現象です。

Why
なぜキャビテーションが起きるのか？

水路中において、その水温における、ある点の圧力が飽和蒸気圧力以下になると（沸点が下がった状態）、低温においても、流水が沸騰し、微細な気泡が生じることで、空洞（水が満たされない部分）が生じます。この気泡が流れていき、高圧部で割れることで、一種の水撃作用が発生します。

What
飽和蒸気圧力とは何か？

飽和蒸気圧とは、その水温において、気液平衡になった時の気体の圧力。

How
どのような影響が起きるのか？

①ランナやバケットなどの金属部に懐食が発生します。

微細な気泡が破裂する時の反動で、大きな圧力が加わるため、金属部が削られ、穴が空いたような状態になります。

②水車に騒音と振動が発生します。
　➩気泡が割れる水激作用によるためです。

③吸出し管入口の圧力変動が著しくなります。

➩圧力変動によって、水脈変動するため、出力が安定せず、電力の動揺が生じます。

④水車の効率、揚程、流量、出力が低下します。

How
どのような対策を行うのか？

①ランナやバケットなどの圧力を受ける箇所にオーステナイトスレンレス鋼など耐食材を使用します。

②比速度を適切に選定する必要があります。

③吸出し管の入口部に空気を注入します。　

④過度な部分負荷運転及び過負荷運転を避ける必要があります。

では、少し、問題を解いてみましょう。

［電験2種H25-5］

水車の流水中の絶対圧力が（１）以下になると，その部分にキャビテーションが発生する。キャビテーションが発生すると、

①効率、出力、水流の減少が起こる。
②キャビテーション発生場所に（２）が起こる。
③（３）入口の水圧変動が著しくなるといった現象が発生する。

このキャビテーションの発生を抑制する対策としては、

①　水車の（４）を一定値以下とする。
②　ランナベーンの形状を整え、表面を滑らかにする。
③　過度の（５）運転や過負荷運転を避ける。

【解答】
（1）飽和蒸気圧力
（2）懐食
（3）吸出し管
（4）比速度
（5）部分負荷