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48,80 €ISBN 978-3-8440-3985-6Paperback182 Seiten87 Abbildungen272 g21 x 14,8 cmDeutschDissertation
November 2015
Karsten Opitz
Experimentelle Untersuchung von Teilkavitationszuständen in oszillierenden Verdrängerpumpen
Kavitation ist ein seit Jahrzehnten allgemein bekanntes Phänomen in der Pumpentechnik. Während das Betriebsverhalten von Kreiselpumpen unter Kavitation bereits hinreichend erforscht ist, konnte in der oszillierenden Verdrängerpumpentechnik bisher nicht abschließend geklärt werden, welche Auswirkungen Kavitationserscheinungen auf Pumpensysteme besitzen.
Ziel dieser Arbeit war es daher aufzuzeigen, welches Störungs- und Schädigungspotential Teilkavitation in oszillierenden Verdrängerpumpen besitzt und dass bestimmte Kavitationszustände zugelassen werden können. Außerdem wurde geklärt, wie sich die saugseitige Strömungsgeschwindigkeit bei Kavitation verhält, da diese entscheidend für die Kavitationsdynamik ist. Des Weiteren wurden auf Grundlage der Forschungsergebnisse Vorschläge für die industrielle Anwendung erarbeitet.
Für die Beantwortung dieser Fragen wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die es ermöglichte, die auftretenden Kavitationsphänomene in ihrer Gesamtheit mit nicht-invasiven optischen Messmethoden zu erfassen. Die Simplex-Plungerpumpe wurde mit zahlreichen Schaugläsern am Saugventil und im Arbeitsraum ausgestattet. Unter der Verwendung von Hochgeschwindigkeitskamerasystemen war es möglich, die extrem kurzzeitigen Kavitationserscheinungen zu detektieren. Zusätzlich wurde die Particle Image Velocimetry (PIV) eingesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeit in der transparenten Saugleitung zu bestimmen.
Ziel dieser Arbeit war es daher aufzuzeigen, welches Störungs- und Schädigungspotential Teilkavitation in oszillierenden Verdrängerpumpen besitzt und dass bestimmte Kavitationszustände zugelassen werden können. Außerdem wurde geklärt, wie sich die saugseitige Strömungsgeschwindigkeit bei Kavitation verhält, da diese entscheidend für die Kavitationsdynamik ist. Des Weiteren wurden auf Grundlage der Forschungsergebnisse Vorschläge für die industrielle Anwendung erarbeitet.
Für die Beantwortung dieser Fragen wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die es ermöglichte, die auftretenden Kavitationsphänomene in ihrer Gesamtheit mit nicht-invasiven optischen Messmethoden zu erfassen. Die Simplex-Plungerpumpe wurde mit zahlreichen Schaugläsern am Saugventil und im Arbeitsraum ausgestattet. Unter der Verwendung von Hochgeschwindigkeitskamerasystemen war es möglich, die extrem kurzzeitigen Kavitationserscheinungen zu detektieren. Zusätzlich wurde die Particle Image Velocimetry (PIV) eingesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeit in der transparenten Saugleitung zu bestimmen.
Schlagwörter: Kavitation; oszillierende Verdrängerpumpen; Kavitationserosion; Dampfblasen; Blasendynamik; Hochgeschwindigkeitskamera; High speed Kamera; Kavitationsmodell; Particle Image Velocimetry
Schriftenreihe des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. E. Schlücker, Erlangen-Nürnberg
Band 27
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