Verständnis der Kavitation bei Zentrifugalpumpen
Thread Content
Kavitation in Zentrifugalpumpen ist das häufigste Phänomen, das bei diesen Pumpen auftritt. Dabei entstehen Blasen, wenn die Flüssigkeit bei ihrer jeweiligen Sättigungsdampfdrucktemperatur und bei hoher Temperatur während des Fließvorgangs Druckverluste erleidet. Dadurch entstehen Schwingungen und der Druck fällt ab. Heute habe ich mit einem erfahrenen Techniker gesprochen – er sagte, dass die Sättigungsdampftemperatur für Zentrifugalpumpen 235 Grad beträgt. Je höher die Temperatur ist, desto eher tritt Kavitation auf. Stimmt das? Wenn der Eingangsdruck einer Pumpe 3,5 MPa beträgt und die Temperatur 235 Grad liegt, wird es dann zu Kavitationsphänomenen kommen, wenn die Pumpe ohne Entlüftung gestartet wird?
Je höher die Temperatur, desto leichter tritt Kavitation auf – das stimmt. Je höher die Temperatur, desto größer ist auch der Sättigungsdampfdruck. Je größer der Sättigungsdampfdruck, desto leichter findet die Verdampfung statt, und somit steigt die Wahrscheinlichkeit von Kavitation. Kann es zu einem Gasbindungseffekt kommen, der nichts mit der Temperatur zu tun hat? Ein Gasbindungseffekt entsteht durch Entlüftung – das Leck am Eingang ist die Hauptursache, und das hat nichts mit der Temperatur zu tun
Es kommt hauptsächlich auf den Nenndruck des Systems sowie auf den erforderlichen Nenndruck der Pumpe an – es geht um den Unterschied zwischen diesen beiden Werten. Bei hohen Temperaturen tritt kein Kavitationseffekt auf, sofern der Eingangsdruck ausreichend ist
Kavitation entsteht aus verschiedenen Gründen. In der Bedienungsanleitung des Geräts sind Angaben zum Kavitationsreserven dieses Pumps sowie zu Druck und Temperatur am Eingang zu finden. 1. Je höher die entsprechende Temperatur ist, desto leichter tritt Kavitation auf, kann aber durch Erhöhung des statischen Drucks, also des Eingangsdrucks, ausgeglichen werden. 2. Um das Auftreten von Kavitation zu verringern, muss die Pumpe vor dem Betrieb gründlich entlüftet und vorgeheizt werden, sodass die Temperatur des Pumpenkörpers der Temperatur der einströmenden Flüssigkeit nahekommt.
Die Erklärung ist wirklich gut, ich habe gelernt!
Kavitation und Gasbindung sind nicht dasselbe. Bei Kavitation entstehen im Bereich mit niedrigem Druck im Zentrum des Laufrads Blasen aufgrund der niedrigen Temperatur, die über dem Sättigungsdampfdruck liegt. Wenn die Flüssigkeit anschließend in den Bereich mit hohem Druck im Pumpenkörper fließt, kondensiert das unter Druck stehende Gas plötzlich, wodurch Lücken entstehen. Die umliegende Flüssigkeit füllt diese Lücken schnell wieder aus – was zu einem „Hammereffekt“ führt. Gasbindung entsteht, wenn nicht kondensierbares Gas aus dem niedrigdruckigen Bereich des Pumpenkörpers nicht entweichen kann.
Das Problem der Kavitation wird hauptsächlich von den Entwerfern berücksichtigt. Es lässt sich vermeiden, sofern bei der Konstruktion die Eigenschaften des Prozessmediums vollständig berücksichtigt werden und ein ausreichender Drucküberschuss am Pumpeneingang gewährleistet ist. Eigentlich kann man das am Einsatzort der Anlage vermeiden, solange die Höhe des Tanks am Pumpeneingang sowie die Druckregelung des Tanks angemessen sind.
Man kann es so verstehen: Der Sättigungsdampfdruck ist eine Funktion der Temperatur. Welche Beziehung besteht jedoch zwischen der gasförmigen Phase, in der sich der Sättigungsdampfdruck befindet, und der flüssigen Phase? Man kann annehmen, dass bei einer Temperatur von 25 °C eine Flüssigkeit aus 99 g Flüssigkeit und 1 g Gas darüber besteht. Wenn die Temperatur erhöht wird, beschleunigt sich die thermische Bewegung der Moleküle. Ein Teil der Flüssigkeit verdampft und tritt dem Gas bei. Dadurch steigt auch der gesättigte Dampfdruck – also die Menge des in gasförmigem Zustand vorhandenen Stoffes nimmt zu. Somit könnte die ursprüngliche Menge an Flüssigkeit auf 90 g Flüssigkeit und 10 g Gas darüber reduziert werden. Aufgrund des Erhaltungssatzes der Masse ändert sich das Volumen des Gases nicht wesentlich. Der gesättigte Dampfdruck steigt also weiter an. Man kann das so verstehen: Durch die Erhöhung der Temperatur verdampft ein Teil der Flüssigkeit und tritt dem Gas bei, bis wieder ein bestimmter Druck erreicht ist – also der gesättigte Dampfdruck.