Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur Detektion von kavitationsinduzierenden Keimen in hydraulischen Versuchsanlagen
Hamadeh, Nuri Gerrit
Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur Detektion von kavitationsinduzierenden Keimen in hydraulischen Versuchsanlagen.
Trotz der stetig zunehmenden Bedeutung numerischer Methoden bei der Auslegung von Kreiselpumpen, kann auch heute noch nicht auf experimentelle Untersuchungen an dafür geeigneten Versuchsanlagen verzichtet werden. Daraus resultiert die Notwendigkeit der Kenntnis der in Bezug auf Kavitation relevanten Flüssigkeits-eigenschaften wie Gas- und Keimgehalt und somit eine geeignete messtechnische Erfassung dieser Größen.
Basierend auf einem In-situ-Messsystem zur Messung der Zugfestigkeit von Flüssigkeiten, wurde in dieser Arbeit ein Verfahren entwickelt, mit dem die Konzentration von kavitationsinduzierenden Keimen in hydraulischen Versuchsanlagen bestimmt werden kann. Der Scherpunkt lag dabei auf der Entwicklung eines Verfahrens zur Durchführung von Zugfestigkeitsmessungen mit dem In-situ-Messsystem und einer geeigneten Auswertemethode zur Berechnung der am Eintritt des Messgeräts vorliegenden Keime. Zu diesem Zweck wurden unter Einbeziehung sämtlicher mit dem Messprinzip einhergehenden Einschränkungen in Bezug auf die Detektion von Kavitationsereignissen ein standardisierter Messablauf sowie ein automatisches Auswerteverfahren entwickelt.
Unter Variation der hydrodynamischen Randbedingungen am Düseneintritt wurden anschließend durch Einbau der Messdüse in die Saugleitung eines Radialpumpenprüfstands verschiedene Messreihen durchgeführt, mit denen die prinzipielle Funktionsweise des Messverfahrens nachgewiesen werden konnte.
Durch den Einbau einer zweiten Messdüse in die Druckleitung des Radialpumpenprüfstands wurden abschließend unter gleichzeitigem Einsatz beider Messdüsen parallel zu Abreißversuchen an der Versuchspumpe zahlreiche Messreihen durchgeführt, durch die die Einflüsse der im Rahmen von Kavitationsuntersuchungen üblicherweise variierten Parameter auf die Keimverteilung an den beiden Messpositionen ermittelte werden konnten.
Alternative AbstractLanguageDespite the continuously increasing significance of numerical methods in the course of the design of centrifugal pumps, experimental investigations in appropriate hydraulic test rigs still play an important role within the development process. Consequently, it is necessary to know the relevant fluid characteristics with regard to cavitation such as the contents of dissolved gas and of cavitation nuclei and to apply adequate methods for the metrological acquisition of these parameters.
Based on an in-situ-measuring-device that is used for measuring the tensile strength of liquids, a method was developed for the determination of the concentration of cavitation inducing nuclei in hydraulic test rigs.
The main focus of this work was the development of a method for conducting measurements of the tensile strength by means of the in-situ-measuring-device and subsequently using this measurement data for calculating the size of cavitation nuclei at the inlet of the measuring device. For this purpose a standardised measuring procedure as well as an automatic evaluation process was developed that take into account all relevant technical limitations associated with the measuring principle with particular regard to the detection of cavitation nuclei.
Subsequently, by installing the in-situ-nozzle into the suction line of a centrifugal pump test rig and by varying the hydrodynamic boundary conditions, various series of measurements were conducted which were initially used to verify the operability of the measuring method.
After mounting a second in-situ-nozzle into the pressure line of the same centrifugal pump test rig, numerous series of measurements were conducted in which both in-situ-nozzles were used to carry out simultaneous measurements of the tensile strength and the head drop of the test pump. Finally, the results of these investigations were used to qualitatively determine the influences of the parameters generally varied in connection with cavitation measurements on the nuclei distribution at both measuring positions.English
Kavitation, Kavitationskeime, Wasserqualität, Kavitationsmessung, In-situ-Düse, In-situ-Messsystem, Kreiselpumpen, Dampfdruck, Gasgehalt, Keimgehalt, Keimkonzentration, Keimverteilung, Keimgrößenverteilung, Diffusion
Alternative keywordsLanguagecavitation, cavitation nuclei, water quality, cavitation measurement, in-situ-nozzle, in-situ-measuring-device, centrifugal pumps, vapour pressure, gas content, nuclei content, nuclei concentration, nuclei distribution, nuclei size distribution, diffusionEnglish
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Stoffel, Professor Bernd and Hampe, Professor Manfred
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