Kavitation – en introduktion

Kavitation är ett vanligt problem i pumpar och reglerventiler och orsakar allvarligt slitage och skador. Under fel förhållanden minskar kavitation komponenternas livslängd dramatiskt.

Vad är kavitation?

Kavitation kan uppstå när det lokala statiska trycket i en vätska når en nivå som är lägre än vätskans ångtryck vid den aktuella temperaturen. Enligt Bernoullis ekvation kan detta inträffa när en vätska accelererar i en reglerventil eller runt ett pumphjul.

Förångningen i sig orsakar inte skadan – skadan inträffar när ångan nästan omedelbart efter avdunstningen kollapsar när hastigheten minskar och trycket ökar.

Undervika kavitation

Kavitation kan i allmänhet undvikas genom att

• öka avståndet (tryckskillnaden) mellan det faktiska lokala statiska trycket i vätskan – och vätskans ångtryck vid den faktiska temperaturen

Detta kan göras genom:

• omkonstruera komponenter som initierar höga hastigheter och låga statiska tryck
• öka det totala eller lokala statiska trycket i systemet
• sänka vätskans temperatur

omkonstruera komponenter som initierar höga hastigheter och låga statiska tryck

Kavitation och skador kan undvikas genom att använda speciella komponenter som är konstruerade för de faktiska grova förhållandena.

• förhållanden med enorma tryckfall kan – med begränsningar – hanteras av flerstegsreglerventiler
• utmanande pumpförhållanden med vätsketemperaturer nära förångningstemperaturen kan hanteras med specialpumpar -. som arbetar efter andra principer än centrifugalpumpar

Höjning av det totala eller lokala trycket i systemet

Då det totala eller lokala trycket i systemet höjs ökar avståndet mellan det statiska trycket och förångningstrycket och förångning och kavitation kan undvikas.

Förhållandet mellan det statiska trycket och förångningstrycket – en indikation på möjligheten till förångning, uttrycks ofta med kavitationstalet.

Tyvärr är det inte alltid möjligt att öka det totala statiska trycket på grund av systemklassificeringar eller andra begränsningar. Lokalt statiskt tryck i komponenter kan ökas genom att sänka (höja) komponenten i systemet. Reglerventiler och pumpar bör i allmänhet placeras i den lägsta delen av ett system för att maximera den statiska höjden.

Detta är en vanlig lösning för pannmatningspumpar som tar emot varmt kondensat (vatten nära 100 oC) från kondensatbehållare i ångkraftverk.

Reduktion av vätsketemperaturen

Förångningstrycket är beroende av vätskans temperatur. Förångningstrycket för vatten – vår vanligaste vätska – anges nedan:

Note! – Var medveten om att avdunstningstrycket – och eventuell kavitation – ökar dramatiskt med vattentemperaturen.

Kavitation kan undvikas genom att placera komponenterna i den kallaste delen av systemen. Exempel – det är vanligt att placera pumpar och modulerande ventiler i värmesystem i de ”kalla” returledningarna före värmare och värmeväxlare.