KWALIFIKACJA ELE11 - CZERWIEC 2021

PYTANIE NR 19.
Zjawisko niszczenia powierzchni łopatek wirnika turbiny wodnej wywołane uderzaniem pęcherzyków powietrza to
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kawitacja to zjawisko powstawania i gwałtownego zaniku pęcherzyków w cieczy, gdy lokalnie spada ciśnienie. Ich zapadanie się przy powierzchni elementów (np. łopatek wirnika turbiny) wywołuje mikrouderzenia i prowadzi do erozji oraz ubytków materiału. Pozostałe pojęcia nie opisują takiego mechanizmu niszczenia.

Pełne wyjaśnienie:

Kawitacja w maszynach przepływowych (np. turbinach wodnych) występuje wtedy, gdy w pewnych obszarach przepływu cieczy dochodzi do lokalnego spadku ciśnienia na tyle dużego, że w cieczy mogą tworzyć się pęcherzyki (najczęściej pary). Następnie, gdy pęcherzyki przemieszczą się do stref o wyższym ciśnieniu, gwałtownie zanikają (zapadają się).

Kluczowe dla uszkodzeń jest to, że zapadanie pęcherzyków w pobliżu powierzchni stałej (np. łopatek wirnika turbiny) powoduje mikrouderzenia i lokalne bardzo duże obciążenia powierzchniowe. Skutkiem jest erozja kawitacyjna: wżery, ubytki materiału, chropowatość i przyspieszone zużycie elementu. Zjawisku często towarzyszą hałas i drgania, a w skrajnych przypadkach także spadek sprawności i ryzyko awarii.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują:

  • Adhezja oznacza przyleganie/wiązanie powierzchni (np. warstw, osadów, materiałów), a nie niszczenie łopatek wskutek implozji pęcherzyków w cieczy.
  • Korozja to degradacja materiału w wyniku reakcji chemicznych/elektrochemicznych ze środowiskiem. Może współwystępować w instalacjach wodnych, ale nie opisuje charakterystycznego mechanizmu uderzeń powodowanych zanikaniem pęcherzyków.
  • Osmoza dotyczy przepływu rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną (zjawisko typowe dla układów z membranami), nie dla przepływu w turbinie i niszczenia łopatek.

W praktyce eksploatacyjnej rozpoznanie kawitacji jest ważne, bo pozwala podjąć działania ograniczające jej skutki (np. dobór warunków pracy, nastawy, kontrola stanu elementów i planowanie remontu).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Kawitacja to powstawanie pęcherzyków w cieczy w strefach obniżonego ciśnienia oraz ich gwałtowne zanikanie w strefach wyższego ciśnienia. Gdy dzieje się to blisko łopatek wirnika, implozja pęcherzyków powoduje mikrouderzenia i prowadzi do erozji powierzchni.
Podczas zaniku pęcherzyków przy ściance pojawiają się krótkotrwałe, bardzo intensywne oddziaływania na materiał (mikrouderzenia). Powtarzanie tego procesu powoduje wżery i ubytki materiału, czyli erozję kawitacyjną, która z czasem obniża sprawność i trwałość elementów.
Najczęściej obserwuje się nietypowy hałas (szum, "trzaski"), wzrost drgań oraz pogorszenie parametrów pracy, np. spadek sprawności. W przeglądach widoczne są charakterystyczne wżery i "wykruszenia" na łopatkach lub innych elementach przepływowych.
Kawitacja ma przyczynę głównie hydrodynamiczną (lokalne spadki ciśnienia i zanik pęcherzyków), a jej skutkiem jest mechaniczna erozja powierzchni. Korozja jest procesem chemicznym/elektrochemicznym zależnym od składu wody, tlenu i materiału. Oba zjawiska mogą niszczyć metal, ale mechanizm jest inny.
Nie. Napowietrzenie oznacza obecność rozpuszczonego powietrza lub pęcherzyków gazu w wodzie, zwykle bez implozji powodującej erozję. Kawitacja wiąże się z tworzeniem pęcherzyków w wyniku spadku ciśnienia i ich gwałtownym zanikiem, co generuje uderzenia niszczące powierzchnie.
Kawitacja pojawia się, gdy w części przepływu wystąpi zbyt niskie ciśnienie w porównaniu do warunków cieczy. W praktyce sprzyjają jej niekorzystne warunki pracy (np. duże prędkości przepływu, niewłaściwe nastawy, praca poza zakresem zalecanym) oraz lokalne zaburzenia przepływu.
Najczęściej narażone są powierzchnie, przy których występują duże zmiany prędkości i ciśnienia, w szczególności łopatki wirnika, krawędzie natarcia/odpływu oraz inne elementy kanałów przepływowych. Dokładne miejsca zależą od konstrukcji turbiny i jej warunków pracy.
Stosuje się m.in. pracę w zalecanym zakresie parametrów, właściwe nastawy i regulację, monitorowanie drgań i hałasu oraz regularne przeglądy powierzchni łopatek. Często pomaga też poprawa warunków hydraulicznych (ograniczenie zawirowań, stabilizacja przepływu) i szybka reakcja na objawy.
Erozja kawitacyjna daje typowe ślady: liczne drobne wżery, chropowatość, miejscowe "wykruszenia" i ubytki materiału. Uszkodzenia często są skupione w określonych strefach łopatki. Ocena wizualna zwykle łączy się z analizą parametrów pracy (hałas, drgania).
Najczęstsza pułapka to wybór "korozja", bo również kojarzy się z niszczeniem metalu, oraz "adhezja", bo brzmi technicznie. Warto zapamiętać, że kawitacja jest związana z pęcherzykami i zmianami ciśnienia w przepływie, a jej skutkiem są uderzenia i erozja powierzchni.
info

Statystycznie 62% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Kawitacja to zjawisko powstawania i gwałtownego zaniku pęcherzyków w cieczy, gdy lokalnie spada ciśnienie."

Źródła:

  • Encyklopedia PWN – hasło: "kawitacja" (definicja i opis zjawiska), https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/kawitacja;3918127.html - dostęp 2026-03-02
  • Wikipedia (PL) – "Kawitacja" (opis mechanizmu i skutków, w tym erozji), https://pl.wikipedia.org/wiki/Kawitacja - dostęp 2026-03-02

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z maszyn przepływowych (turbiny, pompy) w zakresie kawitacji
  • Hasła encyklopedyczne dotyczące kawitacji i erozji kawitacyjnej
  • Instrukcje eksploatacji turbin/pomp (opisy objawów i skutków kawitacji) – do nauki objawów praktycznych

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego