Cavitatie in een pomp: theorie en berekening
Overzicht van het cavitatieverschijnsel
De verdampingsdruk van een vloeistof is de verdampingsdruk van de vloeistof (verzadigde dampdruk). De verdampingsdruk van een vloeistof is afhankelijk van de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de verdampingsdruk. De verdampingsdruk van schoon water bij kamertemperatuur (20℃) is 233,8 Pa. De verdampingsdruk van water bij 100℃ is daarentegen 101296 Pa. Schoon water begint dus bij kamertemperatuur (20℃) te verdampen wanneer de druk daalt tot 233,8 Pa.
Wanneer de druk van een vloeistof bij een bepaalde temperatuur wordt verlaagd tot de verdampingsdruk, zal de vloeistof bellen produceren, een proces dat cavitatie wordt genoemd. De damp in de bel bestaat echter niet volledig uit stoom, maar bevat ook gas (voornamelijk lucht) in de vorm van opgeloste stoffen of kernen.
Wanneer bellen die tijdens cavitatie ontstaan onder hoge druk komen te staan, neemt hun volume af en barsten ze zelfs. Dit verschijnsel, waarbij bellen in een vloeistof verdwijnen door de drukverhoging, wordt cavitatiecollaps genoemd.
Het verschijnsel cavitatie in de pomp
Wanneer de pomp in werking is, kan er in het overloopgedeelte (meestal ergens achter de inlaat van de waaier) een stroming ontstaan. Om de een of andere reden begint de vloeistof te verdampen wanneer de absolute druk daalt tot de verdampingsdruk bij de huidige temperatuur. Hierdoor ontstaat stoom en vormen zich bellen. Deze bellen stromen met de vloeistof mee en wanneer ze een bepaalde hoge druk bereiken, zorgt de hoge druk ervoor dat de bellen sterk krimpen en zelfs barsten. Bij het barsten van een bel vullen de vloeistofdeeltjes de ontstane holte met hoge snelheid en botsen ze tegen elkaar, waardoor waterslag ontstaat. Dit verschijnsel kan corrosieschade aan de overstroomcomponenten veroorzaken wanneer het zich voordoet op een vaste wand.
Dit proces is het cavitatieproces van de pomp.
Invloed van pompcavitatie
Produceert lawaai en trillingen
Corrosieschade aan overstroomcomponenten
Prestatievermindering
Basisvergelijking voor cavitatie in pompen
De NPSHr-pompcavitatietoeslag wordt ook wel de noodzakelijke cavitatietoeslag genoemd, en in het buitenland wordt dit de noodzakelijke netto positieve opvoerhoogte genoemd.
NPSHa - De cavitatietolerantie van het apparaat, ook wel effectieve cavitatietolerantie genoemd, wordt geleverd door de zuiginrichting. Hoe hoger de NPSHa, hoe kleiner de kans op cavitatie in de pomp. De NPSHa neemt af naarmate de belasting toeneemt.
Relatie tussen NPSHa en NPSHR bij veranderingen in de stroming
Berekeningsmethode voor cavitatie in apparaten
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH]-Toegestane cavitatietoeslag
[NPSH] = (1,1 ~ 1,5) NPSHr
Bij een hoge doorstroomsnelheid moet je een hoge waarde kiezen, en bij een lage doorstroomsnelheid een lage waarde.
Geplaatst op: 22 januari 2024