Antwort, 23.09.2005 12:41 von kavitator
das schreibt wikipedia zu Thema Kavitation (das dem Spin Out zugrunde liegt):
Kavitation ist die Bildung von Dampfblasen in Flüssigkeiten bei niedrigem Druck.
Der Siedepunkt einer Flüssigkeit hängt vom Druck ab. Je höher der Druck, desto höher der Siedepunkt (siehe Schnellkochtopf) und umgekehrt. Bei entsprechend niedrigem Druck kann der Siedepunkt zum Beispiel von Wasser auch soweit absinken, dass er unterhalb der Wassertemperatur liegt. Dann entstehen spontan Dampfblasen. Steigt der Druck wieder an, so implodieren (zerfallen) diese Blasen wieder, wobei ein leiser Knall entsteht.
Die häufigste Ursache für Kavitation sind schnell bewegte Objekte im Wasser wie zum Beispiel Laufräder von Pumpen, (Pelton-)Turbinen oder Propeller. Nach dem Gesetz von Bernoulli ist der Druck in einer Flüssigkeit um so geringer, je höher die Geschwindigkeit ist. Falls die Geschwindigkeit so hoch ist, dass der Druck unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit fällt, geht diese in den gasförmigen Zustand über, und es entsteht Kavitation.
Wasser verdampft bei einem Luftdruck von 1013 mbar bei 100 °C. Bei einem höheren Luftdruck ist die Verdampfungstemperatur höher, bei einem geringeren Luftdruck niedriger. So verdampft Wasser bei einem Druck von nur 233 mbar aber schon bei einer Temperatur von 20 °C.
Beim Verdampfen entstehen im Wasser Blasen, da der Wasserdampf bei 20 °C einen um das 1300fache größeren Raum als das flüssige Wasser benötigt. Sofern der Wasserdruck wieder ansteigt, hört der Verdampfungsvorgang wieder auf, der in der Kavitationsblase entstandenen Wasserdampf kondensiert an der Außenwand der Dampfblase und die bereits gebildeten Dampfblasen fallen schlagartig in sich zusammen. Der vorher eingenommene Raum wird wieder um das 1300fache verkleinert. Das Wasser muß diesen Raum wieder ausfüllen und strömt implosionsartig mit einer enormen Gewalt zurück, wodurch im Wasser stärkste - wenn auch kurzzeitige - Druckstöße entstehen, die Größenordnungen von mehreren tausend bar annehmen können. Bei diesem Vorgang entstehen Druckwellen mit hohen Druckspitzen. Befinden sich die Dampfblasen in der Nähe oder direkt an einer festen Wand, z.B. den Laufradschaufeln, so entsteht bei der Implosion ein Flüssigkeitsstrahl ("Mikrojet") der mit hoher Geschwindigkeit auf die Wand bzw. Laufradschaufel auftrifft und diese durch die schlagartige Druckbelastung hoch beansprucht. Dies erklärt die kraterförmigen Materialabtragungen bei voll ausgebildeter Kavitation.
Die Ursache von Kavitation sind insbesondere bei Kreiselpumpen die örtlichen Druckabsenkungen im Schaufelkanaleintritt des Laufrades, die unvermeidlich mit der Umströmung der Schaufeleintrittskanten und der Energieübertragung von den Laufradschaufeln auf die Förderflüssigkeit verbunden sind. Kavitation kann aber auch an anderen Stellen der Pumpe, an denen der Druck örtlich absinkt wie z.B. an den Eintrittskanten von Leitradschaufeln, Gehäusezungen, Spaltringen usw. auftreten.
Weitere Ursachen sind entweder das Ansteigen der Temperatur der Förderflüssigkeit, das Absinken des Druckes auf der Eintrittsseite der Pumpe, die Vergrößerung der geodätischen Saughöhe oder die Verkleinerung der Zulaufhöhe.