Kavitation im Saugfilter ohne Druckverlust

Es läuft eine Spaltrohrmotorpumpe, die 40m3/h Ammoniakwasser (25%) fördert. Druck im Sammler ist 0,3 bara, Pumpe steht 4m tiefer und pumpe auf 22 bara. Saugseite der Pumpe ist mit einem DN150-Filter ausgestattet. Downstream des Filters ist ein Manometer, u.a. zur Filterüberwachung.
Könnt Ihr Euch vorstellen, dass es zu Kavitationserscheinungen (aufgrund des Filters) kommt, obschon das Manometer dafür keine Anzeichen liefert?

Heiner Veelken wrote on Tue, 12-12-04 10:37:
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Du hast schon ohne Filter und Strömungsverluste deutlich unter Atmosphärendruck auf der Saugseite. Ist die Pumpe dafür ausgelegt?

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Was heißt, dafür ausgelegt? Aber ohne zu wissen, was Du genau meinst, erst mal ein "Ja".
Ich hoffe, meine Fragestellung korrekt formuliert zu haben. Mal anders beschrieben: Ich glaube, Kavitation zu erkennen/hören, sehe aber keine Ursache dafür. Das Manometer zeigt mir nicht an, dass sich der Filter zugesetzt hat. Darum mein Verdacht: Kann es sein, dass es im/am Filter Kavitationserscheinungen gibt, die sich nicht am Manometer ablesen lassen?

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Hi, fällt Dir an diesen beiden Sätzen ein Bedeutungsunterschied auf?
Wenn es irgendwo kavitiert, dann wohl an der Schleppkante der Pumpe. Hast Du "Kavitation" am Filter, ist diese ev. Folge der Pumpenkavitation. Läuft Dein Umlauf so nahe an der Auslegungsgrenze? Dann pulsiert die Pumpenleistung und könnte Gasbildung im Filter generieren. Hast Du da sehr ungleichmäßigen Durchsatz? Könnte auch loses Substrat sein, klapperndes Gitter, wenn nichtmetallisch. Wozu überhaupt der Filter auf der Saugseite? Pumpenschutz? Den dann besser direkt vor die Pumpe, mit einem gewissen "Sumpf" und genug Filterfläche, daß sich diese in Ruhezeiten selbst reinigt. Wer ne Reuse legt, muß da auch regelmäßig inspizieren, das sind teure Pausen. Wenn das ne Kältemaschine ist, arbeitet da ein Verdampfer spanabhebend? ;-)

Am 04.12.2012 10:37, schrieb Heiner Veelken:
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Wieso sollt ein Filter zu Kavitation führen?

Am 04.12.2012 14:00, schrieb Matthias Frank:
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Wieso eigentlich nicht? Wenn dort die Druck- und Temperaturverältnisse passen... Filter oben, Pumpe unten und somit unter höherem statischen Druck. Das kann sehr wohl Kavitation am Filter geben und in der Pumpe nicht. Was das Manometer wo genau misst, geht aus dem Posting ja nicht hervor. Damit kann man auch schlecht sagen, ob es Informationen über Kavitation liefern kann oder nicht. Es stellt sich aber eh' die Frage, ob da nicht Mikrofone zur Kavitationsüberwachung besser geeignet wären.

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Hi, klar. Sagst ja nix über den Filter oder die Druckverhältnisse. Und Wasser mit viel gelöstem Gas kann sehr leicht Gasblasen bilden, unter so niedrigem Druck allemal. Selbst simple Heizungskreiselpumpen können kavitieren.

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Das Ammoniakwasser ist siedend und die Pumpe steht ca. 5m tiefer (sind wohl eher 5 als die geschriebenen 4m). Die Frage: Kavitationserscheinungen, obwohl man es auf dem Manometer nicht erkennen kann. Gibt es das?

Am 05.12.2012 08:34, schrieb Heiner Veelken:
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Eigentlich verstehe ich unter Kavitation an Propeller-bzw. Impellerblättern implodierende Gasbläschen. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera läßt sich dieser Vorgang beobachten. Ein Manomter ist dazu weniger geeignet. Gruß, Detlef
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Hi, klar, nennt man aber dann nicht gerade "Kavitation", sondern "Blasenbildung". Kavitation ist ja eine "Wasserdampfblase unterhalb Siedetemp", die unmittelbar wieder kollabiert und dabei materialzermürbende Druckwellen erzeugt. In siedendem Ammoniakwasser "leben" Gasblasen deutlich länger und sind wohl auch größer, erzeugen weniger Geräusche, können aber die Dichte des Mediums drastisch ändern und dadurch Resonanzeffekte erlauben, die bei der Kaltkonstruktion "übersehen" wurden. Beliebtes Problem bei Düsentriebwerken und Treibstoffen. Manometer reagieren nur auf den "statischen" Druck, da sieht man nix davon. Wozu auch? Zitternde Zeiger erschweren die Ablesung.

Am 04.12.2012 10:37, schrieb Heiner Veelken:
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Ich frage mich gerade welche Temperatur die Ammoniaklösung hat?! Bei 0,3 bara und 25Massen% NH3 müßte die Lösung ja schon deutlich unter 0°C liegen um nicht zu sieden bzw. um keinen "Sprudeleffekt" zu zeigen.
Wenn Du jetzt nur wenige m Ammoniakwassersäule über dem Filter stehen hast, könnte schon allein am Filter (was für einer) der Druckgradient zu einer NH3-Ausgasung führen. Im begrenztem Rahmen würde ich sogar Kavitation als ein mögliches Phänomen gelten lassen.
Mißt Du den Druck nur mit einem einfachen Manometer unterhalb des Filters oder ist es ein (hochauflösendes) Differenzdruckmanometer?

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Temperatur ist siedend ca. 10°C.
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Ich messe den Druck mit einem einfachen Manometer von 0-3 bar. Dieses zeigt aber auch nicht weniger Druck an, sobald die Pumpe läuft. Das ist es, was mich verwundert.

Am 05.12.2012 21:28, schrieb Heiner Veelken:
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Hmm, bei allem was ich so finde liegt der Dampfdruck bei 20 °C bei knapp unter 0,5bara. Bei 0,3bara und 10 °C wärst Du zumindest verdammt nah am Siedepunkt....
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.... wenn dem so ist, dürfte der Filter und das Rohr keinen Druckgradienten hervorrufen da ansonsten NH3 sofort ausgast.
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Hmm, die hydrostatische Säule der Ammoniaklösung würde bei 4m gerade mal 0,36 bara und bei 5m 0,45 bara Druck ergeben. Wenn Du jetzt eh an der Siedegrenze liegst kannst Du auch keine großen Druckunterschiede mehr erwarten. Evtl. wäre ein Schauglas oberhalb/unterhalb des Filters aussagekräftiger.
Wie verhält sich eigentlich eine Spaltrohrpumpe wenn sie Gasphase zieht? (Nimmt sie schaden?)

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Da bin ich sogar genau am Siedepunkt:-)
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Wohl nicht ganz korrekt: Das Fluid gewinnt ja mit jedem cm nach unten hin statischen Druck...
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Die aktuelle Installation ist so, wie sie ist. Darum die Frage danach,
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Der Spaltrohrmotorpumpe würde Gas noch mehr schaden können als eine normale Kreiselpumpe: Sie benötigt "definierte" Druckverhältnisse am Ein- und Austritt, damit der Axialschubausgleich, der die Lager axial relativ kraftfrei hält, gewährleistet ist. Ist dieser Axialschubausgleich nicht gewährleistet, verschleißen die Lager schneller. Ebenso benötigen die Lager Kühlung, welches wohl Flüssigkeit besser leisten kann als Gas.

Am 06.12.2012 08:03, schrieb Heiner Veelken:
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darauf war ich ja schon eingegangen (s.u.)...
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....sprich bei einer überall siedenden "Wassersäule" kannst Du den hydrostatischen Druck nicht mehr einfach berechnen. Wenn die Flüssigkeit bis zur Pumpe siedet ist der Druck gleich dem dem Dampfdruck der Ammoniaklösung.
Damit wäre entscheiden wo Manometer und evtl. Filter sitzen. Wenn beides am oberen Ender der Wassersäule sitzt, wirst Du nichts sehen. Da mißt Du dann immer 0,3bara.
Sitzt das ano am Pumpeneingang steigen die Chancen für einen Druckunterschied in Abhängikeit der geschlossenen "Wassersäule".
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Das ist so dann klar. Ist der Druck auf der Druckseite irgendwie geregelt oder stellt er sich über einen festen Widerstand ein? Wenn letzteres müsste dann ein Mano auf der Druckseite Pulsationen zeigen wenn Filter *zu* und Gasblasen an der Saugseite auftreten.

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Das wäre ein Mißverständnis: An der Oberfläche des Sammlers ist die Lösung siedend weil so nahe am Gleichgewicht "herstellt" wurde. In der Saugleitung ist sie (hoffentlich :-) ) unterkühlt.
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Das ist es, was ich eingangs schrieb (oder tat ich es nicht :-) ). Es gibt ein Druckmanometer auf der discharge-/Pumpendruckseite, welches 22 bara anzeigt und sich auch nur so bewegt, wie ein erfahrener Ingenieur das bei einer richtigen Installation erwartet. Das Manometer auf der Pumpensaugseite ist ebenfalls absolut stabil. Die Stromaufnahme ist konstant. Trotzdem diese Geräusche, die uns an Kavitation erinnern, aber eher vom Filter zu kommen scheinen, als vom horizontal 1m entfernten Pumpeneinlauf.

Am 06.12.2012 17:46, schrieb Heiner Veelken:
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Temperaturänderungen können aber nur dort eintreten wo es zur Absorption oder Desorbtion kommt. Wenn dies an der Oberfläche das Sammler geschieht wird sich die Temperatur entlang der Suagleitung wohl kaum noch in Richtung kälter ändern können. Es sei denn die Umgebungsluft selbst ist kälter.
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Hmm, könnte es auch irgendein anderes Körperschallphänomen sein? Div. Schwingunsüberlagerungen die sich dann an der Stelle bemerkbar machen? Ich bin ja nicht wirklich Maschienenbauer....

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Sowas schließe ich auch nicht aus. Ansonsten habe ich keine neuen Erkenntnisse.

Am 17.12.2012 16:56, schrieb Heiner Veelken:
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und ich keine weiteren verrückten Ideen. Irgendwie hätte ich gedacht das sich die Maschinenbauer um die Antworten schlagen ;-)