A kavitáció gyakori probléma a szivattyúkban és a vezérlőszelepekben – komoly kopást, elhasználódást és károkat okozva. Rossz körülmények között a kavitáció drámaian csökkenti az alkatrészek élettartamát.

Mi a kavitáció?

Kavitáció akkor fordulhat elő, ha a folyadékban a helyi statikus nyomás eléri az aktuális hőmérsékleten a folyadék gőznyomása alatti szintet. A Bernoulli-egyenlet szerint ez akkor fordulhat elő, amikor a folyadék felgyorsul egy szabályozószelepben vagy egy szivattyú járókereke körül.

A gőzölgés maga nem okoz kárt – a kár akkor következik be, amikor a gőz szinte közvetlenül a párolgás után összeomlik, amikor a sebesség csökken és a nyomás nő.

A kavitáció elkerülése

A kavitáció általában úgy kerülhető el, hogy

  • növeljük a folyadékban lévő tényleges helyi statikus nyomás – és a folyadék tényleges hőmérsékleten lévő gőznyomása közötti távolságot (nyomáskülönbséget)

Ez úgy érhető el, hogy:

  • nagy sebességet és alacsony statikus nyomást kezdeményező alkatrészek újratervezése
  • a rendszerben lévő teljes vagy helyi statikus nyomás növelése
  • a folyadék hőmérsékletének csökkentése

nagy sebességet és alacsony statikus nyomást kezdeményező alkatrészek újratervezése

A kavitáció és a károsodás elkerülhető a tényleges durva körülményekhez tervezett speciális alkatrészek használatával.

  • a hatalmas nyomáseséssel járó körülmények – korlátozásokkal – többfokozatú szabályozószelepekkel kezelhetők
  • a gőzölési hőmérséklethez közeli folyadékhőmérsékletű, kihívást jelentő szivattyúzási körülmények speciális szivattyúkkal kezelhetők –
  • . a centrifugálszivattyúktól eltérő elvek szerint működnek

A teljes vagy helyi nyomás növelése a rendszerben

A teljes vagy helyi nyomás növelésével a rendszerben a statikus nyomás és a párolgási nyomás közötti távolság megnő, és elkerülhető a párolgás és a kavitáció.

A statikus nyomás és a gőzképződési nyomás közötti arányt – amely a gőzképződés lehetőségét jelzi – gyakran a kavitációs számmal fejezik ki.

Sajnos a rendszerek osztályozása vagy más korlátozások miatt nem mindig lehetséges a teljes statikus nyomás növelése. Az alkatrészekben lévő helyi statikus nyomás növelhető az alkatrész rendszerben való leengedésével (megemelésével). A szabályozószelepeket és szivattyúkat általában a rendszer legalsó részén kell elhelyezni a statikus nyomás maximalizálása érdekében.

Ez egy gyakori megoldás a gőzüzemekben a forró kondenzátumot (100 oC közeli vizet) a kondenzátumfogadókból fogadó kazánt tápláló szivattyúk esetében.

A folyadék hőmérsékletének csökkentése

A folyadék hőmérsékletétől függ a párolgási nyomás. A víz – a leggyakoribb folyadékunk – gőznyomása az alábbiakban látható:

Hőmérséklet
(oC)
Töltésszámító! 		Gőznyomás
(kPa, kN/m2)
Feltöltésszámító!
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

Jegyzet! – vegye figyelembe, hogy a párolgási nyomás – és az esetleges kavitáció – a víz hőmérsékletével drámaian megnő.

Víz - párolgási nyomás a hőmérséklet függvényében

A kavitáció elkerülhető a rendszerek leghidegebb részébe helyezett alkatrészek elhelyezésével. Példa – a fűtési rendszerekben a szivattyúkat és a moduláló szelepeket általában a fűtőtestek és hőcserélők előtti “hideg” visszatérő vezetékekben helyezik el.