Wenn sich in einer
Flüssigkeit an bestimmten Stellen der Anlage
Dampfblasen bilden, dann spricht man von
Kavitation (Hohlraumbildung). Die
Dampfblasen entstehen, wenn der
statische Druck in einer Flüssigkeitanlage, die
Temperatur und der
Dampfdruck nicht zueinander
passen. Nach dem Ansteigen des statischen Druckes über den
Dampfdruck in der Strömungsrichtung, kommt es zu einer
schlagartigen Kondensation (
Implosion) der
Dampfblasen.
Die
Implosion kann zu einer Leistungsminderung in der
Förderhöhe, zu unruhigen Laufeigenschaften, zum Abfall des Wirkungsgrades, zu
Geräuschen und
Materialabrieb im
Pumpeninneren führen.
Kleine
Explosionen verursachen durch
Ausdehnung und
Zusammenfall (
Implosion) kleiner
Luft-/Dampfbläschen in den Bereichen eines höheren Druckes (z. B. am
Pumpenausgang) Druckschläge, die einen Abrieb bzw. eine
Zerstörung des umliegenden
Materials verursachen.
Geräusche in der
Pumpe oder in der Rohrleitung können auf Kavitation hinweisen.
Kavitation in einer
Kreiselpumpe wird durch den
Zulaufdruck (NPSH-Wert > Net Positive Suction Head) definiert. Dieser gibt die Zulaufhöhe an der Saugseite der
Pumpe an, den jede
Pumpe je nach Bauart benötigt, um kavitationsfrei zu arbeiten. Gemeint ist der Druck, der benötigt wird, um die Verdampfung der Flüssigkeit zu verhindern und im flüssigen Zustand zu halten. Der
Dampfdruck ist in einer
Dampfdrucktafel aufgeführt.
Der
NPSH-Wert wird durch folgende Fakten beeinflusst:
- Laufradform
- Pumpendrehzahl
- Mediumtemperatur
- statische Flüssigkeitssäule
- Atmosphärendruck .
Der Wert wird vom Hersteller in den technischen Unterlagen angegeben.
Vermeidung von Kavitation
Kavitation in einer
Kreiselpumpe wird vermieden, wenn die Flüssigkeit mit einer bestimmten Zulaufhöhe zugeführt wird. Diese Mindestzulaufhöhe ist abhängig von der
Temperatur und dem Druck in der Förderflüssigkeit.
Weitere Möglichkeiten zur
Vermeidung von Kavitation:
- Erhöhung des statischen Druckes
- Senkung der Flüssigkeitstemperatur (Reduzieren des Dampfdruckes PD)
- Auswahl einer Pumpe mit geringerer Haltedruckhöhe (Mindestzulaufhöhe, NPSH)
Im Prinzip ist die
Erosionskorrosion in Rohrleitungen, vor allen Dingen an Verbindungsstellen und nicht entgrateten
Rohrenden, auch eine Folge von Kavitation.
Durch eine sehr hohe Fließgeschwindigkeit mit gleichzeitiger Druckminderung, so z. B. in Rohrverengungen (nicht entgratetes Rohr, schlecht hergestellte Rohrabzweigungen), können Mikroblasen entstehen. Derartige Bedingungen gibt es auch am Pumpenlaufrad und in den Armaturen. Aber auch in den neuartigen Fittings von Steck- und Presssystemen findet man die Querschnittsverengungen.
Diese
Mikroblasen aus
Luft und
Dampf, deren Bildung sich in nicht entlüftetem
Wasser steigert, können aufgrund des Phänomens der Hohlraumbildung implodieren. Diese Kavitation führt zum Abtrag es Materials an diesen Stellen.
Besonders bei
Anlagen mit
hohen Flüssigkeitstemperaturen (thermischen
Solaranlagen, Anlagen mit Warmluftgeräten oder
Konvektoren) ist es wichtig, dass der Anschluss des
Ausdehnungsgefäßes an der
Saugseite der
Pumpe angeordnet ist, damit der
Nullpunkt der Anlage in diesem Bereich liegt. Eine Kavitation kann aber auch, z. B. in selbstgebauten Solaranlagen, durch zu hohe Fließgeschwindigkeiten auftreten, wenn die Rohr- und Armaturenquerschnitte zu klein gewählt bzw. nicht richtig berechnet wurden.