Kavitasie

Kavitasie (Latyn: cavitare "ondermyn") is die vorming en vernietiging van borrels in vloeistowwe deur drukveranderinge. Daar kan tussen twee grensgevalle onderskei word met baie oorgangsvorme daartussenin. By damp- of harde kavitasie bestaan die borrels hoofsaaklik uit die damp van die omliggende vloeistof. Sulke borrels sal dan onder die invloed van eksterne druk inplof. In sagte- of gaskavitasie bestaan die borrels uit opgeloste gasse in die vloeistof wat onder invloed van eksterne druk van grootte kan wissel maar nie vinnig vernietig word soos in die eerste geval nie.

Verstelbare skroef waarmee verskillende soorte kavitasie in 'n watertonnel bewerkstellig kan word.

Oorsake

Die mees algemene oorsake van kavitasie is vinnig bewegende voorwerpe in water, soos die stuwers van sentrifugale pompe, waterturbines of -skroewe. Volgens die Bernoulli-beginsel neem die statiese druk van 'n vloeistof af, hoe hoër die snelheid daarvan. As die spoed so hoog word dat die statiese druk laer word as die dampdruk van die vloeistof sal stoom- of gasborrels vorm. As die statiese druk weer toeneem sal die damp in die borrels weer oombliklik kondenseer wat uiterste druk- en temperatuurwisselinge tot gevolg het (sien skokgolf).

Die oorsake van kavitisie kan veral by die sentrifugale pompe opgemerk word waar daar groot drukverlagings voorkom by die oog van die stuwer met gepaardgaande borrelvorming. Die energieoordrag van die stuwerlemme aan die vloeistof lei dan tot verhoogde drukke en gevolglike vernietiging van die borrels. Kavitasie kan ook in ander dele van so 'n pomp voorkom waar die plaaslike druk tydelik verlaag word.

Ander bydraende faktore van kavitasie by 'n sentrifugale pomp is die verhoging van die vloeistoftemperatuur, 'n verlaging in die suigkantdruk of die vernouing van die inlaat.

Uitwerking van Kavitasie

Meganiese Skade

As kavitasie op die oppervlakte van 'n vastestof voorkom (soos by 'n skip se skroef), word die oppervlak dikwels weggevreet. Dit gebeur omdat die mikroskopiese deeltjies in die oppervlak deur die hoë meganiese ladings vervorm word en dit dan na 'n tyd vanaf die groter massa losbreek. Die presiese meganisme waarop dit plaasvind is tot op hede nog nie uitgeklaar nie. Kavitasie is daarom gewoonlik 'n ongewenste verskynsel in hidrouliese stelsels. Eerstens verlaag dit die doeltreffendheid van hierdie stelsels en tweedens veroorsaak dit materiaalskade as gevolg van die uiters hoë versnellings, temperature en drukwisselinge wat dit meebring. Om kavitasie in pompe te voorkom is dit belangrik om te verseker dat die temperatuur van die vloeistof in die pomp nie te hoog is of die suigingsdruk van die pomp nie te laag is nie. Hoë temperature kan byvoorbeeld voorkom wanneer die pomp loop maar die vloeistof nie verwyder word nie (soos in die geval waar die uitlaatklep toegemaak word).