Kavitation

Grundbegriffe

Fluide haben eine interessante Eigenschaft: den Dampfdruck.

Wasser friert bei 0°C und verdampft bei 100°C. Das gilt allerdings nur bei einem Oberflächendruck von 1 Bar.

Erhöhen wir den Oberflächendruck auf z.B. 5 Bar, fängt Wasser erst bei circa 150°C an zu kochen. Dieser Effekt wird bei Schnellkochtöpfen genutzt.

Senken wir den Oberflächendruck, kann Wasser auch schon bei 20°C oder weniger verdampfen.

Bei der Kavitation passiert genau das, der Oberflächendruck in einer Leitung sinkt soweit ab, dass Wasser anfängt bei geringen Temperaturen zu verdampfen.

Das geschieht durch die selben Vorgänge wie beim Venturi-Effekt. Das Medium wird stark beschleunigt und dadurch sinkt der Oberflächendruck. Das Medium verdampft. Am stärksten ist diesr Effekt dort, wo das Medium am stärksten beschleunigt wird: Im Pumpengehäuse.

Schäden durch Kavitation

Der Wasserdampf der bei der Kavitation entsteht, bildet kleine Bläschen. Diese Bläschen sind allerdings sehr instabil und brechen schnell ein.

Beim einbrechen der Dampfblasen entsteht ein kleiner, aber sehr starker Wasserstrahl. Dieser Wasserstrahl heißt Microjet und kann Drücke von mehreren tausend Bar und Temperaturen von bis zu 5000°C mit sich bringen.

Wir erinnern uns an die Möglichkeit mit hohen Drücken Stahl zu schneiden? Genau das selbe passiert hier auch. Die extrem druckvollen und heißen Microjets tragen nach und nach Material von unseren Leitungsbauteilen ab.

Dadurch entstehen schon nach wenigen Minuten große Materialschäden.

Da Kavitation am wahrscheinlichsten in Pumpengehäusen auftritt, sind diese Bauteile besonders gefährdet.