Invloed van temperatuur op cavitatie

Arie Bombarie

Goede dag,

Wanneer de temperatuur toeneemt van een vloeistof binnen een gesloten vat (bijvoorbeeld binnen een ultrasone reiniger), neemt de cavitatie intensiteit toe. Dit komt doordat de dampdruk van de vloeistof toeneemt bij toenemende temperatuur, waardoor er meer dampbellen kunnen ontstaan.

Echter, dit geldt niet grenzeloos, wanneer de temperatuur namelijk te hoog wordt neemt de cavitatie intensiteit weer af omdat de vloeistof zijn (of haar?) kookpunt nadert.

Mijn vraag: waarom neemt de cavitatie intensiteit af wanneer een vloeistof zijn kookpunt nadert? Wat heeft dit naderen van een kookpunt dan tot nadelige gevolgen mbt het ontstaan / de grootte van dampbellen en het imploderen hiervan?

Alvast vriendelijk bedankt!

Jan van de Velde

Ik vind het vreemd dat ze minder makkelijk zouden ontstaan. Is dat zo??

Minder makkelijk imploderen, ja, daar kan ik me van alles bij voorstellen.

Vraag is dus hoe je cavitatie definieert?

Als het ontstaan van dampbellen, of als het imploderen van dampbellen, of hoort het per definitie bij elkaar?

Schade aan bijv. scheepsschroeven en pompwaaiers door cavitatie ontstaat bij mijn weten vooral door het imploderen.

Arie Bombarie

Cavitatie volgens Wikipedia: het verschijnsel dat in een turbulent bewegende vloeistof de plaatselijke druk lager wordt dan de dampdruk van de vloeistof.

Het ontstaan van dampbellen en het imploderen ervan hoort niet per definitie bij elkaar. Wanneer er een dampbel in een vloeistof ontstaat zijn er eigenlijk twee mogelijkheden:

1. De dampbel oscilleert (wordt groter / kleiner / groter etc.) en valt op een gegeven moment deels uit elkaar. Dit wordt "micro-streaming" genoemd, dit effect zorgt ervoor dat er steeds een nieuw deel van de reinigingsvloeistof in contact komt met het (bevuilde) oppervlak.

2. De dampbel oscilleert en implodeert (met kracht instorten door te grote druk van buitenaf), hier komt veel energie bij en een schokgolf zal zich doen verplaatsen in de vloeistof.

Hier de alinea met betrekking tot mijn vraag:

A moderate increase in the temperature of a liquid brings it closer to its vapor pressure, meaning that vaporous cavitation is more easily achieved. Vaporous cavitation, in which the cavitation bubbles are filled with the vapor of the cavitating liquid, is the most effective form of cavitation. As the boiling temperature is approached, however, the cavitation intensity is reduced as the liquid starts to boil at the cavitation sites.

Voor de goede orde, mijn uitleg gaat over cavitatie die wordt gebruikt mbt ultrasone reiniging.

Jan van de Velde

As the boiling temperature is approached, however, the cavitation intensity is reduced as the liquid starts to boil at the cavitation sites.

Zou hier niet gewoon bedoeld kunnen worden dat de reiniging(sapparatuur) minder effectief wordt omdat er bijvoorbeeld minder "microstreaming" en implosie optreedt?

Arie Bombarie

Klopt, maar waarom vinden er dan minder implosies plaats bij het naderen van het kookpunt van de vloeistof?

Jan van de Velde

Naarmate de dampdruk stijgt (en die doet dat met stijgende temperatuur) en de buitendruk gelijk blijft wordt het drukverschil tussen in- en buiten de bel steeds geringer, en daarmee wordt de nettokracht op de belwand geringer. Geringere kracht, geringere versnelling. Geringere versnelling, geringere snelheid die de watermoleculen hebben op het ogenblik dat de bel geheel verdwenen is. Geringere snelheid, geringere energie.

http://www.cheresources.com/centrifugalpumps2b.shtml

[attachment=2357:centrifu...ps15b_1_.gif]

Bij 100°C is de dampdruk even hoog als de standaard buitendruk. De bel heeft dan geen enkele reden meer om te krimpen, laat staan te imploderen.

Ik sluit niet uit dat er rond de kooktemperatuur gekke effecten optreden die ik niet overzie, en waar ook een goede verklaring voor zou kunnen zijn. Maar (al wil dat lang niet alles zeggen) ik heb nooit van zoiets gehoord, en tot dan lijkt me een verklaring als bovenstaand alleszins plausibel.

marcogrinwis

Ik werk met (centrifugaal)pompen en hier ontstaat cavitatie door een drukdaling in de zuig, (zelfde principe).

Zoals jan al aangaf heeft water (we nemen water) bij 100 graden geen reden meer om te imploderen, het is en blijft stoom. Het zal nog steeds tegen de wand botsen, maar het imploderen heeft het grootste effect tot cavitatievorming.

Arie Bombarie

Bedankt voor de antwoorden.

Echter in water van 100 graden Celcius heerst toch nog altijd een hogere druk dan de buitendruk zolang het nog een vloeistof is?

Maar ik kan me inderdaad voorstellen dat de druk binnen de vloeistof steeds minder wordt naarmate de temperatuur toeneemt en je dus een omslagpunt krijgt waar de totale implosie energie (aantal implosies x gem. energie per implosie) weer afneemt.

Jan van de Velde

Echter in water van 100 graden Celcius heerst toch nog altijd een hogere druk dan de buitendruk zolang het nog een vloeistof is?

onderin een pannetje water ca 10 cmwk ofwel ongeveer 0,01 bar hogere druk ja. Met zo'n drukVERSCHIL maak je natuurlijk geen serieuze klappen meer. Het is overigens wél de reden voor het 'zingen' van water dat bijna kookt, opstijgende dampbelletjes die eventjes boven de panbodem in koeler water terechtkomen en daar instorten.

Arie Bombarie

Precies, bedankt.

Dan had ik nog 1 vraagje met betrekking tot dampdruk.

Stel je hebt een gesloten vat onder 10 graden waarvan 80% van het vat gevuld is met water (vloeibaar, voor de goede orde), klopt het dan dat zich er een damp bevindt in de overige 20% die een (damp)druk uitoefent van ca 0,01 bar (klik). Stel nu dat je de temperatuur van de vloeistof verhoogt naar 45 graden, de druk die de damp dan uit zal oefenen is ca 0,1 bar.

Nu mijn vraag; hoe is deze drukverhoging van de damp tot stand gekomen? Ik kan eigenlijk twee dingen bedenken:

1. Door de hogere temperatuur gaan de moleculen sneller bewegen en botsen daarbij vaker en harder tegen de wand (en vloeistof) waardoor de druk wordt verhoogd.

2. Doordat de temperatuur van het water stijgt gaan deze moleculen sneller bewegen waardoor de binding tussen deze moleculen kleiner wordt; een klein gedeelte van het water zal verdampen; doordat er nu meer damp in nagenoeg hetzelfde volume (de 20%) zal zitten, zal deze damp een grotere druk (de nieuwe dampdruk) uitoefenen op de vloeistof en er is weer sprake van evenwicht...

Nummer 1 gebeurd sowieso volgens mij, echter gebeurd nummer 2 nu ook? Mij lijkt van wel, hoe zou je anders precies aan het evenwicht van temperatuur - dampdruk kunnen komen?

Alvast bedankt

.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Invloed van temperatuur op cavitatie

Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie

Re: Invloed van temperatuur op cavitatie