מגזין המים הישראלי הנדסת מים 57
- עלייה בטמפ' מעלה את היכולת של האוויר לעבור עלייה בטמפרטורה
מהפאזה הנוזלית - לפאזה הגזית (חוק הנרי) כאשר למעשה ישנה ירידה
ברוויה של הנוזל להכיל את האוויר כמומס ועל כן הוא עובר לפאזה הגזית.
כאשר אנו מדברים על מערכות הולכה בלחץ אוויר זה נשאר כלוא במערכת
ועל כן נק' זו חשובה בתכנון מערכות במקומות חמים.
הבעי ות והכשלים הנגרמים מנ וכחות או ו יר
במערכות ההידראוליות
• חסימה חלקית או מלאה של חתך הזרימה המפחית את יכולת ההולכה
של המערכת עד לעצירה מוחלטת ולהגדלת הפסדי עומד והפסדי
אנרגיה.
• מקשה על ניקוז יעיל ואף במקרים קיצוניים יכול לגרום לוואקום ולקריסת
הצנרת.
• פגיעה ביעילות המשאבות והטורבינות בכך שביציאה יש ירידה חזקה של
הלחץ שיצרה המשאבה/הטורבינה ובכך נוצרים תנאי תת לחץ (ואקום)
הרסניים שיכולים לגרום להלם מים ולקוויטציה.
• פגיעה ביעילות תהליכים כגון סינון, החלפת חום וכו'. בועות האוויר
הנכלאות בין חלקיקי החול מורידות את יעילותו.
• הגברת היווצרות קורוזיה.
• שינויים בכמות האוויר שבנוזל יכולים לגרום לטורבולנציה ולכוחות גזירה.
• ההתנגדות הכוללת של הקו עולה כתוצאה מחיכוך של תנועת בועות
אויר כנגד כיוון זרימת המים. בועות האויר בעלות כח ציפה ביחס למים
ועל כן ינועו כנגד כיוון הכובד. בזרם מים יורד יופעל כח גרר על בועות
האויר ועל כן הן יפעילו כח נגדי על המים שיתבטא בהגדלת ההתנגדות.
• בשינויים הידראוליים נוכחותם של כיסי אוויר גדולים יכולה לגרום
לעיוותים ודפורמציות בצנרת ההולכה, ובנוסף במקרה של הצטברות
נמוכה של אוויר ישנה השפעה שלילית על מעבר הלחץ בכך שהם
מגדילים את גל הלחץ המורגש.
• הצטברות אוויר במערכת גורמת להפרעות בזרימה כתוצאה מתנועת
הנוזל הלוך ושוב, הנוזל נפגש בכיס אוויר שגורם לחזרתו של הנוזל, דבר
זה גורם לרעידות ונזק לצנרת. כך נוצר לחצי הלם מים גבוהים מאוד.
• במקרה של אוויר דחוס ייתכן פיצוץ.
• במערכות קירור בהם מוספים למים תוספים למניעת קורוזיה בנוכחות
אוויר יכול להיווצר קצף רב במערכת.
• אוויר גורם לשגיאה במדידה במערכות השונות (ספיקה, לחץ).
• שחיקה מוגברת של אביזרים שונים בקו וחלקים נעים במדי מים.
מיקום וגודל כיסי האוויר
כיסי האוויר נכלאים בנק' שיא גובה מקומי (איור א). בועת האוויר נלכדת
בשיווי משקל בין כח גרר המים לכיוון מורד הזרימה לבין כח הציפה במעלה
הטופוגרפיה. בהנחת קיום אויר גזי בזרם המים הבועה תלך ותגדל עם הזמן
ותתפוס נפח בחלל הצינור אשר מקטין למעשה את חתך זרימת המים.
כאשר מהירות הנוזל בצנרת נמוכה יותר מהמהירות הקריטית (המהירות
המינימלית הנדרשת על מנת להזיז כיסי אוויר) הנחוצה על מנת להניע את
כיסי האוויר, כיסי האוויר יכולים להישאר לאורך הקטע המשופע (איור ב).
בועות אוויר מצטברות לכיסי אוויר בחלק העליון של הצינור כאשר לאורך
חלקים ארוכים של הצינור אין שינוי בשיפוע הקו ולא נוצרים נק' שיא גובה
מקומי (איור ג).
על כן, יש חשיבות רבה במציאת פתרונות להוצאת האוויר מהמערכת. לשם
כך קיימים שסתומי אוויר לאורך הצנרת.
: כיסי אוויר5איור
הפחתת יעילות המשאבה
צריכת האנרגיה הגבוהה ביותר במערכות הולכת נוזלים, שפכים ומי שתייה,
נובעת מתפעול של משאבות. מסיבה זו במשאבות יש פוטנציאל גבוה
להתייעלות אנרגטית ובכך להביא להפחתה משמעותית בצריכת האנרגיה
הכללית של המערכת, במיוחד כאשר בשנים האחרונות עולה המודעות
לפגיעה האקולוגית כתוצאה מצריכת אנרגיה והחשיבות בצמצום הזיהום
הנוצר כתוצאה מכך.
נוכחות אוויר במערכת מאלצת את המשאבה לעבוד במהירויות גבוהות
ע"מ לעמוד בדרישת האספקה ולכן יעילותה ופעולתה התקינה של משאבה
א
ב
ג
)Stahl y Hager, 1999( : זנק הידראולי 4איור