Probeer de volgende keer dat je merkt dat je borst diep in het water drijft, deze kleine demonstratie van cavitatie in actie terwijl je wacht tot iedereen stopt met lachen en je uit het water trekt.
Houd uw handpalm verticaal en laat hem snel heen en weer gaan door het water. Je ziet een stroom van bellen in tegengestelde rijrichting.
Deze bubbels worden cavitatie genoemd. In het geval van boten en schepen verwijst cavitatie naar een holte of holte van lucht die zich aan de achterkant van een propeller of waaierblad vormt.
Wat is cavitatie? Wat zijn de oorzaken?
De eenvoudigste definitie van cavitatie is; een actie die een leegte veroorzaakt als gevolg van lagere druk.
Zoals de definitie hierboven zegt, wordt de conditie van cavitatie veroorzaakt door een lagedruksituatie. Toen je je hand heen en weer bewoog door het water, veroorzaakte je dat de druk achter je hand afnam. Dat is waar de bubbels zich vormden. Een prop met te veel toonhoogte of een te hoge assnelheid zal ervoor zorgen dat er zakken aan de achterkant van de messen of zelfs aan de uiteinden ontstaan.
De reden dat deze holtes ontstaan is het koken van de vloeistof. Dit kookt niet van warmte, maar kookt van het vacuüm.
Natuurkundigen vertellen ons dat een vloeistof kookt als hij wordt verwarmd tot een bepaalde temperatuur of als de druk van de vloeistof wordt verlaagd. In het geval van cavitatie is de reden een lagere druk.
Deze koudkokende techniek is goed voor veel industrieel gebruik, maar is niet gewenst in de buurt van props of pompwaaiers. De instortende bellen worden gevuld met waterdamp onder zeer lage druk en wanneer ze instorten, wordt er schade toegebracht aan vele oppervlakken.
Cavitatie is een rem op efficiëntie vanwege de toegenomen wrijving. De bellen blijven aan oppervlakken plakken en vergroten in wezen de dikte van de propbladen en er is meer kracht nodig om de snelheid te verhogen of te behouden.
Erger nog, cavitatie kan trillingen veroorzaken als gevolg van ongelijke belasting en schade of breuk van apparatuur. Nog erger dan trillingsschade is putjes.
Pitting ontstaat wanneer bubbels instorten en alle krachten worden geconcentreerd op een klein plekje op het bladoppervlak. Schade door trillingen is zeer merkbaar en meestal te voorkomen met aanpassingen aan de bedieningsstijl. Schade door putjes kan op een heel subtiel niveau plaatsvinden en de meeste van de getroffen componenten zijn uit het zicht verdwenen bij dagelijkse operaties.
Een toename van het vermogen veroorzaakt door een slecht afgestelde gouverneur kan voldoende zijn om kleine cavitatie in de buurt van de uiteinden van de prop te starten en wordt waarschijnlijk door de meeste bemanningen niet opgemerkt. Alleen bij het uittrekken zou de schade aan aandrijfcomponenten worden opgemerkt. Putjes vergroten het oppervlak wat corrosie veroorzaakt en weinig aangroeiwerende coatings zijn bestand tegen de krachten van instortende bellen die in gehard staal kunnen vreten.
Dezelfde set voorwaarden en de resulterende schade kan ook optreden in zaken als pompbehuizingen en boegertunnels. Cavitatie is eigenlijk veel gemakkelijker te produceren in een gesloten omgeving dan in een open situatie zoals een prop en schacht.
In een afgesloten ruimte is er veel minder vloeistofvolume om in te stromen en de vacuümbellen die zich vormen te comprimeren. Cavitatie in pompen is een belangrijke oorzaak van storingen. Draaien van een centrifugaal pomp te snel veroorzaakt dat de vloeistof in een pompkamer kookt door gebrek aan druk. Dit is nog meer een probleem als u een hete vloeistof zoals koelvloeistof of zware stookolie pompt.
In een hete vloeistofsituatie gebruikt u twee energiebronnen waardoor de vloeistof gaat koken. De eerste, warmte, is extern en is de beter begrepen vorm van koken. De tweede is het mechanische vacuüm dat wordt veroorzaakt door de waaier. De technische term voor deze tweede kracht is Net Positive Suction Head of NPSH.