Oorzaken en oplossingen van cavitatie

Probeer de volgende keer dat je de borst diep in het water drijft, deze kleine demonstratie van cavitatie in actie terwijl je wacht tot iedereen stopt met lachen en je uit het water trekt.

Houd de palm van je hand verticaal en haal deze snel heen en weer door het water. U ziet een stroom bubbels zich vormen tegenover de rijrichting.

Deze bubbels zijn wat cavitatie wordt genoemd. In het geval van boten en schepen verwijst cavitatie naar een zak of holte van lucht die zich vormt op de achterkant van een schroef of waaierblad.

Wat is cavitatie? Wat zijn de oorzaken??

De meest eenvoudige definitie van cavitatie is; een actie die een lege ruimte veroorzaakt door lagere druk.

Zoals de definitie hierboven zegt, wordt de toestand van cavitatie veroorzaakt door een lagedruksituatie. Toen je je hand door het water heen en weer bewoog, veroorzaakte je de druk achter je hand. Dat is waar de bubbels gevormd. Een prop met te veel steek of te veel assnelheid zal ervoor zorgen dat zich zakken aan de achterkant van de messen of zelfs aan de uiteinden vormen.

De reden dat deze lege ruimtes worden gevormd, is het koken van de vloeistof. Dit kookt niet van warmte, maar kookt van het vacuüm.

Natuurkundigen vertellen ons dat een vloeistof kookt als deze tot een bepaalde temperatuur wordt verhit of als de druk van de vloeistof wordt verlaagd. In het geval van cavitatie is de reden lagere druk.

Deze koudkokende techniek is goed voor veel industrieel gebruik, maar is niet gewenst in de buurt van rekwisieten of pompwaaiers. De inklappende bubbels zijn gevuld met zeer lage druk waterdamp en wanneer ze instorten wordt schade aan veel oppervlakken aangericht.

Cavitatie is een belemmering voor efficiëntie vanwege de verhoogde wrijving. De bellen plakken aan oppervlakken en vergroten in wezen de dikte van steunbladen en er is meer vermogen nodig om de snelheid te verhogen of te behouden.

Erger nog, cavitatie kan trillingen veroorzaken als gevolg van ongelijke prop belastingen en schade of breken apparatuur. Erger nog dan schade door trillingen.

Putvorming gebeurt wanneer bellen instorten en alle krachten worden geconcentreerd op een kleine plek op het mesoppervlak. Schade door trillingen is zeer merkbaar en meestal te voorkomen met wijzigingen in de bedieningsstijl. Schade door putvorming kan op een zeer subtiel niveau gebeuren en de meeste van de getroffen componenten zijn uit het zicht bij dagelijkse werkzaamheden.

Een toename in vermogen veroorzaakt door een slecht afgestelde regelaar kan voldoende zijn om kleine cavitatie in de buurt van de proptips te starten en zou waarschijnlijk niet worden opgemerkt door de meeste bemanningen. Pas bij het uithalen zou de schade aan aandrijfcomponenten worden opgemerkt. Putvorming vergroot het oppervlak dat corrosie veroorzaakt en weinig aangroeiwerende coatings zijn bestand tegen krachten van inklappende bellen die kunnen opeten in gehard staal.

Deze zelfde reeks voorwaarden en de daaruit voortvloeiende schade kan ook gebeuren in dingen zoals pomphuizen en boegschroeftunnels. Cavitatie is eigenlijk veel gemakkelijker te produceren in een gesloten omgeving dan in een open situatie zoals een steun en schacht.

In een afgesloten ruimte is er veel minder vloeistofvolume om naar binnen te dringen en de vacuümbellen die zich vormen samen te drukken. Cavitatie in pompen is een belangrijke oorzaak van falen. Als u een centrifugaalpomp te snel draait, kookt de vloeistof in een pompkamer door gebrek aan druk. Dit is zelfs een groter probleem als u een hete vloeistof zoals koelvloeistof of zware stookolie pompt.

In een situatie met hete vloeistoffen, past u twee energiebronnen toe die de vloeistof laten koken. De eerste, warmte, is extern en is de beter begrepen vorm van koken. De tweede is het mechanische vacuüm dat wordt veroorzaakt door de waaier. De technische term voor deze tweede kracht is Net Positive Suction Head of NPSH.