Ursachen und Abhilfemaßnahmen für Kavitation

Wenn Sie das nächste Mal tief im Wasser schweben, versuchen Sie diese kleine Demonstration der Kavitation in Aktion, während Sie darauf warten, dass alle aufhören zu lachen und Sie aus dem Wasser ziehen.

Halten Sie die Handfläche senkrecht und führen Sie sie schnell durch das Wasser. Sie werden sehen, dass sich entgegen der Fahrtrichtung ein Blasenstrom bildet.

Diese Blasen nennt man Kavitation. Im Fall von Booten und Schiffen bezieht sich Kavitation auf eine Tasche oder einen Hohlraum von Luft, die sich auf der Rückseite einer Stütze oder eines Flügelrads bildet.

Was ist Kavitation? Was sind ihre Ursachen?

Die einfachste Definition von Kavitation ist; Eine Aktion, die aufgrund des niedrigeren Drucks zur Bildung eines Hohlraums führt.

Wie die obige Definition besagt, wird der Kavitationszustand durch eine Niederdrucksituation verursacht. Als Sie Ihre Hand im Wasser hin und her bewegten, ließ der Druck hinter Ihrer Hand nach. Dort bildeten sich die Blasen. Eine Stütze mit zu viel Steigung oder zu viel Wellengeschwindigkeit führt zur Bildung von Taschen auf der Rückseite der Klingen oder sogar an den Spitzen.

Der Grund für die Bildung dieser Hohlräume ist das Kochen der Flüssigkeit. Dies kocht nicht aus der Hitze, sondern aus dem Vakuum.

Physikexperten sagen uns, dass eine Flüssigkeit kochen wird, wenn sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird oder wenn der Druck der Flüssigkeit verringert wird. Im Falle von Kavitation ist der Grund ein niedrigerer Druck.

Diese Kaltkochtechnik eignet sich für viele industrielle Zwecke, ist jedoch nicht in der Nähe von Requisiten oder Pumpenrädern erwünscht. Die kollabierenden Blasen sind mit Wasserdampf mit sehr geringem Druck gefüllt, und wenn sie kollabieren, werden viele Oberflächen beschädigt.

Kavitation beeinträchtigt die Effizienz aufgrund der erhöhten Reibung. Die Blasen haften an Oberflächen und erhöhen im Wesentlichen die Dicke der Propellerblätter, und es wird mehr Leistung benötigt, um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder aufrechtzuerhalten.

Noch schlimmer ist, dass Kavitation aufgrund ungleichmäßiger Propellerbelastung Vibrationen verursachen und die Ausrüstung beschädigen oder beschädigen kann. Noch schlimmer als Vibrationsschäden ist Lochfraß.

Lochfraß tritt auf, wenn Blasen zusammenbrechen und alle Kräfte auf einen winzigen Punkt auf der Klingenoberfläche gerichtet sind. Vibrationsschäden sind sehr auffällig und können in der Regel durch Änderungen des Betriebsstils vermieden werden. Lochfraßschäden können auf sehr subtile Weise auftreten, und die meisten betroffenen Komponenten sind im täglichen Betrieb nicht zu sehen.

Eine durch einen schlecht eingestellten Regler verursachte Leistungssteigerung kann ausreichen, um eine geringfügige Kavitation in der Nähe der Propellerspitzen auszulösen, und wird von den meisten Besatzungen wahrscheinlich nicht bemerkt. Erst beim Herausholen wären Beschädigungen an Antriebskomponenten zu bemerken. Lochfraß vergrößert die Oberfläche, was zu Korrosion führt, und nur wenige Antifouling-Beschichtungen können den Kräften standhalten, die durch das Zusammenfallen von Blasen entstehen, die in gehärteten Stahl eindringen können.

Dieselben Bedingungen und die daraus resultierenden Schäden können auch in Pumpengehäusen und Triebwerkstunneln auftreten. Kavitation ist in einer geschlossenen Umgebung viel einfacher zu erzeugen als in einer offenen Situation wie einer Stütze und einem Schaft.

In einem geschlossenen Bereich ist viel weniger Flüssigkeitsvolumen vorhanden, um die sich bildenden Vakuumblasen einzuströmen und zusammenzudrücken. Kavitation in Pumpen ist eine der häufigsten Fehlerursachen. Wenn eine Kreiselpumpe zu schnell gedreht wird, siedet die Flüssigkeit in einer Pumpenkammer aufgrund von Druckmangel. Dies ist umso problematischer, wenn Sie eine heiße Flüssigkeit wie Kühlmittel oder schweres Heizöl pumpen.

In einer Situation mit heißer Flüssigkeit wenden Sie zwei Energiequellen an, die die Flüssigkeit zum Kochen bringen. Die erste, Wärme, ist äußerlich und ist die besser verstandene Form des Kochens. Das zweite ist das mechanische Vakuum, das durch das Laufrad verursacht wird. Der Fachbegriff für diese zweite Kraft lautet Net Positive Suction Head oder NPSH.