Kavitation 5. Vorlesung Strömungstechnik II PEU • Allgemeine Beschreibung des Phänomens • Bernoulli Diagramm • Wirkungen • NPSH bei Pumpen

Bernoulli Diagramm

Bernoulli Diagramm

Druckverlauf durch eine Querschnittsverengung

Blasenimplosion aus: Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I, 2004

Implosionsdrücke aus: Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I, 2004

Spezifische Halteenergie oder Haltedruckhöhe und NPSH-Wert aus: Bezugspunkt s für die Haltedruckhöhe und Bezugspunkt s´ für den NPSH-Wert (aus KSB: Kreiselpumpenlexikon, 1974)

Bernoullische Gleichung mit Verlusten und Energiezufuhr YPumpe/Ventilator

spezifische Haltenergie der Anlage Haltedruckhöhe der Anlage NPSH-Wert (Net Positiv Suction Head) Je kleiner der NPSH-Wert einer bestimmten Pumpenart ist, desto besser ist also ihre Saugfähigkeit. Der die Kavitation begrenzende Druck im Saugstutzen der Pumpe wird von den Verhältnissen der gesamten Anlage, wie den angeschlossenen Rohrleitungen beeinflusst!

NPSH-Verlauf beim Absenken des Eintrittsdrucks und konstantem Durchsatz sowie konstanter Drehzahl. aus: Käppeli, Strömungslehre und Strömungsmaschinen, 2002.

Ermittlung des NPSH-Wertes (Absenken des Eintrittsdrucks) aus: Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I, 2004.

Pumpencharakteristik für 2 Drehzahlen und Verlauf des NPSH-Wertes aus: Käppeli, Strömungslehre und Strömungsmaschinen, 2002.

Beispielaufgabe: Pumpe in offenem Saugbetrieb NPSHPumpe=3,8 m Wasser 16° C PD=0,01816 bar q_v=14 l/s =999 kg/m3 p0=1018 hPa Druckverlust in der Rohrleitung ∆pV=14,7 kPa  HV=∆pV/( g)=1,5 m gesucht: zulässige geodätische Höhe des Saugmundes der Pumpe ↑ je kleiner der Pumpewert, desto günstiger

Net Positive Suction Head Netto-Energiehöhe am Eintritt = NPSH – vereinfachte „Eselsbrücke“ Net Positive Suction Head Netto-Energiehöhe am Eintritt = absolute Energiehöhe abzüglich der Verdampfungsdruckhöhe (10m – NPSH = Haltedruckhöhe) Eine Pumpe kann maximal aus der „Tiefe“ (10m-NPSH) ansaugen. oder Eine Pumpe kann maximal um (10m – NPSH) in die Höhe gehängt werden. Ein niedriger NPSH Wert ist eine positive Eigenschaft einer Pumpe!

„Pistol Shrimp“ Strahl (Hinweis von N. Stenzel) http://www.youtube.com/watch?v=eKPrGxB1Kzc http://www.nature.com/nature/journal/v413/n6855/full/413477a0.html

„Pistol Shrimp“ – Kavitationsblasen kollabieren mit einem Lichtblitz Fortbewegung mit einer Schubkraft: (Kavitation als Nebeneffekt) technische Daten: Kollabieren der Blasen mit Lichtblitz 5000 K (4700 °C) (Berechnung???) 97 km/h = 27 m/s ca. 190 dB in einem Meter Abstand instationärer Effekt: kürzer als eine Millisekunde