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. |
| 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 Medientemperatur (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. |
. |
|
| 1. Druck auf der Saugseite |
| 2. Druckverlauf |
| 3. Atmosphärendruck |
| 4. Saugstutzen der Pumpe |
| 5. Dampfdruck |
| 6. Druckstutzen der Pumpe |
| 7. Vakuum |
| 8. NPSH |
| 9. NPSHerf |
| Quelle: GRUNDFOS GmbH
|
|
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. |
|
|
Quelle:
CALEFFI ARMATUREN GmbH |
| . |
|
|
. |
|
|
|
|
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. |
|
Die Haltedruckhöhe
(HH bzw. NPSH > Net Positive Suction Head) ist ist
von der Bauart der Pumpe und wird von den Herstellern als Kurve im Kennliniendiagramm
der Pumpe dargestellt. Ein wichtiger Faktor ist die Pumpendrehzahl.
| Bei
unveränderter Bauform ergeben sich |
| Hohe
Drehzahl > |
Hohe Haltedruckhöhe |
| Niedrige Drehzahl
> |
Niedrige Haltedruckhöhe |
| hohe Temperatur
> |
Hohe Haltedruckhöhe |
Um Unsicherheiten bei der Auslegung
des Betriebspunktes zu berücksichtigen, sind diese Werte mit einem
Sicherheitszuschlag von 0,5 m bei der Auswahl der Pumpe einzurechnen.
Für die Haltedruckhöhe HH darf bei der Haltedruckhöhe
HH eine Mindestkavitation eingerechnet werden:
- Die Förderhöhe der Pumpe im
Nennpunkt um 3 % reduziert
|
- Keine die Funktion und Lebensdauer beeinträchtigende
Werkstoffzerstörungen auftreten lässt.
|
Bei der zulässigen Kavitation
können immer noch Kavitationsgeräusche auftreten, die aber
zum Teil als störend empfunden werden. Je höher die Temperatur,
desto gößer die Gefahr der Kavitation.
Durch einem Zuschlag von ca. 1 bis
5 m auf die errechnete Mindestzulaufhöhe, kann die Restkavitation
beseitigt werden. Dieser Zuschlag ist abhängig von der Drehzahl
und vom Betriebspunkt der Pumpe.
|
| |
Der NPSH-Wert
gibt die (Netto)energiehöhe im Eintrittsquerschnitt der Pumpe an.
Also die absoluten Energiehöhe abzüglich der Verdampfungsdruckhöhe.
Dabei ist die Verdampfungsdruckhöhe mit dem Verdampfungsdruck zu
berechnen, der zu der im Eintrittsquerschnitt der Pumpe vorhandenen Temperatur
gehört. |
| Der vorhandenem NPSH-Wert (NPSH-Wert
der Anlage) ergibt sich aus dem vorhandenen Förderstrom und der geförderten
Flüssigkeit in einer Anlage. Die erforderliche NPSH ist der kleinste
Wert, bei dem eine bestimmtes Kavitationverhalten eingehalten wird und
es nicht zu Kavitationsabrieb, Dampfblasenausbreitungen, Schwingungen,
Geräuschen und zum Abfall der Förderhöhen kommt. |
|
pe
Druck im Eintrittsquerschnitt der Anlage |
pb
Luftdruck |
pD
Dampfdruck des Fördermediums vor dem Eintrittsquerschnitt
der Pumpe |
| r
Dichte des Fördermediums vor dem Eintrittsquerschnitt der
Pumpe
|
g
Örtliche Fallbeschleunigung |
ze
geodätische Höhendifferenz zwischen Eintrittsquerschnitt
der Anlage und Bezugsniveau; das negative Vorzeichen gilt, wenn
das Bezugniveau oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt |
Hv
Verlusthöhe, resultierend aus den Druckverlust der saugseitigen
Anlage |
|
| . |
| NPSH
Wert einer Anlage - ausführlich - Anton Schweizer |
| Berechnen
des NPSH-Wertes - Anton Schweizer |
| . |
Hinweis! Schutzrechtsverletzung:
Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte
verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites,
mich
umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig
Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere
Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter
kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen
Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende
Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht
als unbegründet zurückgewiesen. |
