Cavitation Number

Inzicht in cavitatie

Cavitatie is een verschijnsel binnen de stromingsleer dat optreedt wanneer de plaatselijke druk in een vloeistof daalt tot onder de dampdruk van die vloeistof. Door deze drukdaling ontstaan dampbellen in de vloeistof. Wanneer de druk weer stijgt of de stromingsomstandigheden veranderen, storten deze dampbellen in (imploderen), waarbij energie vrijkomt.

Cavitatie kan om verschillende redenen ontstaan:

• Hoge vloeistofsnelheid:
  Wanneer de snelheid van de vloeistof toeneemt, daalt de druk. In zones met hoge stroomsnelheden, zoals rond waaierbladen van pompen of scheepsschroeven, kan de druk zo laag worden dat cavitatie ontstaat.

• Stromingsobstructies:
  Belemmeringen in de stroming of abrupte veranderingen in geometrie kunnen plaatselijke drukdalingen veroorzaken, wat cavitatie bevordert.

• Lagedrukgebieden:
  Gebieden met lage druk in een systeem, zoals aan de zuigzijde van een pomp of in wervelingen, zijn gevoelig voor cavitatie.

• Temperatuureffecten:
  Temperatuurschommelingen beïnvloeden de dampdruk van de vloeistof en dus de kans op cavitatie.

De gevolgen van cavitatie

Cavitatie kan aanzienlijke schade veroorzaken, vooral in industriële en maritieme toepassingen:

• Mechanische schade:
  Het imploderen van dampbellen genereert krachtige vloeistofstralen die leiden tot erosie en putvorming op oppervlakken zoals waaierbladen, schroeven en hydraulische kleppen.

• Geluid en trillingen:
  Cavitatie veroorzaakt vaak luid geluid en trillingen, wat hinderlijk is voor bedienend personeel en schade kan veroorzaken aan aangrenzende structuren.

• Verminderde efficiëntie:
  Cavitatie verstoort het stromingspatroon en vermindert het rendement van machines, wat leidt tot hoger energieverbruik.

• Materiaalmoeheid:
  Herhaalde cavitatiecycli kunnen vermoeiingsscheuren veroorzaken in materialen, waardoor op termijn de structurele integriteit van componenten wordt aangetast.

Inzicht in het cavitatiegetal

Het cavitatiegetal is een belangrijke dimensieloze parameter in de stromingsleer en wordt veel gebruikt door ingenieurs om de kans op cavitatie binnen vloeistofsystemen te beoordelen. Aangezien cavitatie een ernstig risico vormt voor de integriteit van machines, vooral in toepassingen zoals pompen en schroeven, is inzicht in dit getal van groot belang.

Het cavitatiegetal geeft een kwantitatieve maat voor het verschil tussen de plaatselijke druk en de dampdruk van de vloeistof.

• Een laag cavitatiegetal betekent dat de plaatselijke druk dicht bij of onder de dampdruk ligt, wat duidt op een verhoogd risico op cavitatie.

• Een hoog cavitatiegetal geeft aan dat er voldoende marge is tussen de plaatselijke druk en de dampdruk, waardoor de kans op cavitatie klein is.

Schaal voor cavitatiegetal en bijbehorende risico’s

Ingenieurs gebruiken deze schaal als richtlijn bij het ontwerpen, bedienen en onderhouden van vloeistofsystemen. Op die manier kunnen cavitatierisico’s effectief worden beperkt en kunnen prestaties en levensduur van apparatuur worden geoptimaliseerd.