Cavitatie is een veel voorkomend probleem in pompen en regelkleppen – en veroorzaakt ernstige slijtage, scheuren en schade. Onder de verkeerde omstandigheden vermindert cavitatie de levensduur van componenten dramatisch.

Wat is cavitatie?

Cavitatie kan optreden wanneer de plaatselijke statische druk in een vloeistof een niveau bereikt dat lager is dan de dampdruk van de vloeistof bij de actuele temperatuur. Volgens de Vergelijking van Bernoulli kan dit gebeuren wanneer een vloeistof versnelt in een regelklep of rond een pompwaaier.

De verdamping zelf veroorzaakt de schade niet – de schade ontstaat wanneer de damp bijna onmiddellijk na de verdamping ineenstort wanneer de snelheid afneemt en de druk toeneemt.

Het vermijden van cavitatie

Cavitatie kan in het algemeen worden vermeden door

  • het vergroten van de afstand (drukverschil) tussen de werkelijke plaatselijke statische druk in de vloeistof – en de dampdruk van de vloeistof bij de werkelijke temperatuur

Dit kan worden gedaan door:

  • re-engineering van componenten die hoge snelheidssnelheden en lage statische drukken
  • verhogen van de totale of lokale statische druk in het systeem
  • verlagen van de temperatuur van de vloeistof

re-engineering van componenten die hoge snelheidssnelheden en lage statische druk

Cavitatie en schade kunnen worden vermeden door het gebruik van speciale componenten die zijn ontworpen voor de werkelijke ruwe omstandigheden.

  • omstandigheden met enorme drukverliezen kunnen – met beperkingen – worden aangepakt met Multi Stage Control Valves
  • uitdagende pompomstandigheden met vloeistoftemperaturen dicht bij de verdampingstemperatuur kunnen worden aangepakt met speciale pompen – die volgens andere principes werken dan centrifugaalpompen

Verhogen van de totale of plaatselijke druk in het systeem

Door de totale of plaatselijke druk in het systeem te verhogen wordt de afstand tussen de statische druk en de verdampingsdruk vergroot en kunnen verdamping en cavitatie worden vermeden.

De verhouding tussen de statische druk en de verdampingsdruk – een aanwijzing voor de mogelijkheid van verdamping, wordt vaak uitgedrukt met het cavitatiegetal.

Het is helaas niet altijd mogelijk om de totale statische druk te verhogen als gevolg van systeemclassificaties of andere beperkingen. De plaatselijke statische druk in componenten kan worden verhoogd door de component in het systeem te verlagen (op te heffen). Regelkleppen en pompen moeten in het algemeen in het laagste deel van een systeem worden geplaatst om de statische opvoerhoogte te maximaliseren.

Dit is een gebruikelijke oplossing voor ketelvoedingspompen die heet condensaat (water van bijna 100 oC) ontvangen van condensaatvangers in stoomfabrieken.

Verlaging van de vloeistoftemperatuur

Verdampingsdruk is afhankelijk van de vloeistoftemperatuur. De dampspanning voor water – onze meest voorkomende vloeistof – wordt hieronder aangegeven:

Temperatuur
(oC)
Laad Calculator! 		Dampdruk
(kPa, kN/m2)
Laad Rekenmachine!
0 0.6
5 0.9
10 1.2
15 1.7
20 2.3
25 3.2
30 4.3
35 5.6
40 7.7
45 9.6
50 12.5
55 15.7
60 20
65 25
70 32.1
75 38.6
80 47.5
85 57.8
90 70
95 84.5
100 101.33

Note! – Let erop dat de verdampingsdruk – en mogelijke cavitatie – sterk toeneemt met de watertemperatuur.

Water - verdampingsdruk t.o.v. temperatuur

Cavitatie kan worden vermeden door componenten in het koudste deel van systemen te plaatsen. Voorbeeld – het is gebruikelijk om pompen en modulerende kleppen in verwarmingssystemen te plaatsen in de “koude” retourleidingen vóór verwarmingselementen en warmtewisselaars.