Gründe für die Kavitation einer Kreisel-Niedertemperaturpumpe

Dec 08, 2024

Wenn die Niedertemperatur-Kreiselpumpe während des Betriebs Geräusche und Vibrationen erzeugt, die mit einem Rückgang der Durchflussrate, der Förderhöhe und des Wirkungsgrads einhergehen und manchmal sogar nicht mehr funktionieren, sowie während der Wartung, werden oft Lochfraß- oder wabenartige Schäden in der Nähe festgestellt der Schaufeleintrittskante. In schweren Fällen kann dieses Phänomen bei der gesamten Schaufel auftreten, und sogar die Schaufel kann durch Kavitationsschäden beschädigt werden.

Der Grund für Kavitation bei Kreisel-Niedertemperaturpumpen liegt darin, dass die Pumpe über das rotierende Laufrad auf die Flüssigkeit einwirkt und so die Energie der Flüssigkeit erhöht. Während des Wechselwirkungsprozesses ändern sich Geschwindigkeit und Druck der Flüssigkeit. Normalerweise ist der Einlass des Laufrads einer Kreisel-Niedertemperaturpumpe der Ort mit dem niedrigsten Druck. Wenn der Druck in diesem Bereich gleich oder niedriger als der Verdampfungsdruck der Flüssigkeit bei dieser Temperatur ist, entweicht eine große Menge an in der Flüssigkeit gelöstem Dampf und Gas aus der Flüssigkeit und bildet viele kleine Blasen, die mit Dampf und Gas vermischt sind. Wenn diese kleinen Bläschen mit der Flüssigkeit in die Hochdruckzone strömen, entsteht aufgrund des Verdampfungsdrucks im Inneren der Bläschen ein Druckunterschied, der größer ist als der Verdampfungsdruck um die Bläschen herum. Unter diesem Druckunterschied werden die Blasen komprimiert, platzen und kondensieren anschließend wieder. Während des Kondensationsprozesses beschleunigen Flüssigkeitspartikel von allen Seiten in Richtung der Blasenmitte. Im Moment der Kondensation kollidieren die Partikel miteinander und erzeugen einen hohen lokalen Druck. Wenn diese Blasen platzen und in der Nähe der Metalloberfläche kondensieren, treffen die flüssigen Partikel kontinuierlich wie unzählige kleine Kugeln auf die Metalloberfläche. Unter kontinuierlichen Stößen mit hohem Druck und hoher Frequenz kommt es zu einer allmählichen Beschädigung der Metalloberfläche aufgrund von Ermüdung, was allgemein als Erosion bezeichnet wird. Den erzeugten Blasen sind auch einige aktive Gase (z. B. Sauerstoff) beigemischt, die das Metall durch die bei der Kondensation der Blasen freigesetzte Wärme chemisch angreifen. Die kombinierte Wirkung von chemischer Korrosion und mechanischer Erosion beschleunigt die Rate von Metallschäden, die als Kavitationsschäden bezeichnet werden.

Wenn bei der Niedertemperatur-Kreiselpumpe Kavitation auftritt, ist die Kavitationsfläche klein und hat keinen wesentlichen Einfluss auf den normalen Betrieb der Pumpe. Es gibt auch keine offensichtliche Widerspiegelung der Pumpenleistungskurve. Wenn sich jedoch bis zu einem gewissen Grad Kavitation entwickelt, wird eine große Anzahl von Blasen erzeugt, die den normalen Flüssigkeitsfluss beeinträchtigen und sogar zu einer Unterbrechung des Flüssigkeitsflusses führen, was zu Vibrationen und Lärm führt. Gleichzeitig haben Fördermenge, Förderhöhe und Wirkungsgrad der Pumpe deutlich abgenommen, was sich auch in der Pumpenleistungskurve zeigt. Im schlimmsten Fall funktioniert die Pumpe nicht.
Um Kavitation so weit wie möglich zu vermeiden, sollte die Flüssigkeit bei der Prozessauslegung vor dem Eintritt in die Pumpe einen gewissen Grad an Unterkühlung aufweisen und der Pumpenkörper sollte an einer tieferen Position installiert werden, um einen bestimmten statischen Druckkopf an der Flüssigkeit bereitzustellen Einlass. Darüber hinaus ist es wichtig, auf die Kälteisolierung zu achten und Kälteverluste so gering wie möglich zu halten.