Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 23-12-2024

CAVITATIE

betekenis & definitie

(Fr.: cavitation; Du.: Kavitation, Hohlraumbildung; Eng.: cavitation), het optreden van dampbellen (caviteiten) in een vloeistof ten gevolge van verlaging van de druk beneden de dampspanning. Cavitatie omvat het ontstaan, de groei en het verdwijnen van dampbellen.

Men maakt onderscheid tussen stromingscavitatie waarbij de drukverlaging het gevolg is van verhoging van de vloeistofsnelheid en akoestische cavitatie waarbij de drukverlaging het gevolg is van drukwisselingen (geluidsgolven). Stromingscavitatie treedt onder meer op bij scheepsschroeven, pompen, waterturbines, afsluiters, lagers en leidingsystemen. Akoestische cavitatie treedt op in sonarsystemen of kan worden opgewekt voor het doden van bacteriën of het ultrasoon reinigen; dit laatste vindt z’n toepassing in de metaalindustrie en in de optiek. Door de implosie van dampbellen ontstaan plaatselijk zeer hoge drukken en temperaturen, die tot een aantal schadelijke effecten kunnen leiden zoals geluid, trillingen en erosie.Onderwaterdetectie van schepen berust gewoonlijk op het detecteren van het geluid dat door de caviterende schroef wordt uitgestraald. De fluctuerende caviteit op een scheepsschroef kan tot ernstige achterscheepstrillingen leiden.

Onder cavitatie-erosie verstaat men de mechanische aantasting van het materiaal onder invloed van imploderende dampbellen. Deze aantasting kan door corrosie (een chemische aantasting) nog worden versneld. Door een goede vormgeving kan men gewoonlijk het optreden van cavitatie beperken en daardoor de gevolgen onderdrukken. In die gevallen dat ernstige cavitatie niet te voorkomen is, kan men de gevolgen beperken door afscherming (geluid), constructiewijziging (trillingen) en geschikte materiaalkeuze (erosie).

Cavitatieverschijnselen worden gewoonlijk onderzocht door het beproeven van een model. Dit kan een model zijn van een gehele constructie (waterturbine, pomp) of van een onderdeel (schroef). Cavitatieverschijnselen op schroefmodellen worden onderzocht in een cavitatietunnel. Dit is een gesloten stromingskanaal gevuld met water, in principe overeenkomend met een windtunnel, waarin de druk en de watersnelheid zodanig gevarieerd worden dat voldaan wordt aan de gelijkvormigheidswet van Thoma voor cavitatie. De cavitatietoestand wordt dan gekarakteriseerd door het thomagetal of cavitatiegetal. In Nederland bevinden zich cavitatietunnels in het Nederlands Scheepsbouwkundig Proefstation (NSP) te Wageningen. Een nieuwe faciliteit voor het verrichten van cavitatieonderzoek wordt gevormd door de vacuümsleeptank of cavitatiesleeptank te Ede, die een onderdeel vormt van het NSP.

< >