Kavitácia - tlakový ráz
Pojem kavitácia sa často používa v spojení s odstredivými požiarnymi čerpadlami. Čo to však v skutočnosti je? V ďalšom sa pokúsime dať jednoduchú odpoveď bez veľkej teórie.
Pri akej teplote vrie voda?
Asi si myslíte: hlúpa otázka! Samozrejme pri 100 ° C. Ale to nie je celkom pravda. Voda vrie iba pri 100 ° C na úrovni mora. Na Mount Evereste však voda už vrie okolo 70 ° C. Prečo? Tlak vzduchu klesá s rastúcou nadmorskou výškou. Čím nižší je okolitý tlak, tým nižšia je teplota varu kvapaliny. Obrazne povedané, kvapalinu stláča menej vzduchu. Preto potrebuje menej energie (tepla) na odparenie.
Existujú teda dva spôsoby, ako sa voda privedie do varu:
1. Tlak zostáva konštantný, teplota sa zvyšuje.
Tento prípad zažívate každý deň pri príprave kávy. Tlak okolia zostáva konštantný a teplota v hrnci sa zvyšuje.
2. Tlak sa zníži, teplota zostane konštantná.
Tento prípad je možné pozorovať na čerpadlách. Tlak sa znižuje napríklad na sacej strane čerpadla (záporná hodnota na manometri). Teplota zostáva konštantná. Ak je tlak znížený dostatočne ďaleko, potom sa odparí aj studená voda. Pri 20 ° C sa voda odparí, keď sa dosiahne -0,98 baru (tlak manometra) alebo 0,02 baru (absolútna hodnota). Tak vznikajú bubliny pary, podobne ako v hrnci.
Takýto nízky tlak sa nedosiahne na manometri na vstupe čerpadla. Ale vo vnútri čerpadla tlak ešte klesá. Ku kavitácii dochádza najmä v oblasti rýchlo rotujúceho obežného kolesa.
Dôsledky kavitácie
Para zaberá viac miesta ako tekutá voda. Každý hasič pozná tento efekt z hasenia požiaru: Jeden liter vody nastriekanej do ohňa sa vráti ako asi 1 700 litrov pary. V čerpadle to vedie k poklesu prietoku. Ak sa dostanú bubliny pary, zostáva menej miesta pre vodu.
Keď tlak opäť stúpa (napr. Na strane tlaku), bubliny pár sa náhle opäť zrútia. Náhle zmiznutá „dutina“ je veľmi rýchlo naplnená okolitou vodou. Výsledkom sú krátkodobé, ale extrémne vysoké tlakové špičky, niekedy až 1 000 barov. Tieto „špendlíky“ ničia pumpy. Spravidla nie okamžite, ale „neustále kvapkanie opotrebúva kameň“.
Ako si všimnete kavitáciu?
Pozri: Menší prietok čerpadla znamená, že z trysky vychádza menej vody.
Počúvať: Parné bubliny prenášali zvuk podobný vzduchu v potrubí. Zrútené bubliny pary znejú ako dážď na plechovej streche.
Cítiť: Čerpadlo nepracuje hladko. V čerpadle sa vyskytujú vibrácie a „klepanie“.