Experimentelle Untersuchung von Teilkavitationszuständen in oszillierenden Verdrängerpumpen:
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Erlangen
2015
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| Series: | Schriftenreihe des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik
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|---|---|
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INHALT
VORWORT I
INHALT III
ABSTRACT VII
1 EINLEITUNG 1
1.1 AUFGABENSTELLUNG 1
1.2 ZIELSETZUNG UND METHODIK 3
2 GRUNDLAGEN DER OSZILLIERENDEN VERDRAENGERPUMPENTECHNIK 5
2.1 BAUFORMEN UND KOMPONENTEN 6
2.1.1 ANTRIEBE 6
2.1.2 PUMPENKOEPFE 7
2.1.3 DRUCKGESTEUERTE PUMPENVENTILE 8
2.2 BETRIEBSVERHALTEN 10
2.2.1 WIRKPRINZIP 10
2.2.2 FOERDERCHARAKTERISTIK 11
2.2.3 FOERDERSTROM UND VOLUMETRISCHER WIRKUNGSGRAD 14
2.2.4 REALE VERDRAENGUNGSKINEMATIK 15
2.2.5 DRUCK- UND FOERDERSTROMPULSATION 16
2.2.6 PULSATIONSDAEMPFER 19
3 GRUNDLAGEN DER KAVITATION 21
3.1 DEFINITION 21
3.2 KAVITATIONSARTEN UND -ERSCHEINUNGSFORMEN 22
3.2.1 PSEUDOKAVITATION 22
3.2.2 GASKAVITATION 23
3.2.3 DAMPFKAVITATION 23
3.2.4 ERSCHEINUNGSFORMEN 24
3.3 ENTSTEHUNGSMECHANISMUS 25
3.3.1 KAVITATIONSKEIME 25
3.3.2 ZUGFESTIGKEIT VON FLUESSIGKEITEN 27
3.3.3 GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 28
3.4 DYNAMIK DER DAMPFBLASENKAVITATION 30
3.4.1 DYNAMIK IM FREIEN FLUID 33
3.4.2 DYNAMIK IN WANDNAEHE 39
3.5 KAVITATIONSEROSION 42
3.5.1 MECHANISMUS DER KAVITATIONSEROSION 45
3.5.2 MATERIALVERHALTEN BEI KAVITATION 48
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IV
3.5.2.1 KAVITATIONSWIDERSTAND 48
3.5.2.2 MATERIALAUSWAHL ANHAND DES KAVITATIONSWIDERSTANDES 51
4 KAVITATION IN OSZILLIERENDEN VERDRAENGERPUMPEN 53
4.1 URSACHEN FUER DAS AUFTRETEN VON KAVITATION IN OSZILLIERENDEN
VERDRAENGERPUMPEN.. 53
4.1.1 STROEMUNGSKAVITATION 53
4.1.2 EXPANSIONSKAVITATION 54
4.2 KAVITATIONSZUSTAENDE 54
4.2.1 HAFTKRAFTINDUZIERTE KAVITATION 55
4.2.2 VORUEBERGEHENDE KAVITATION 57
4.2.3 TEILKAVITATION 57
4.2.4 VOLLKAVITATION 57
4.3 KAVITATIONSPHAENOMENE 57
4.4 AUSLEGUNGSRICHTLINIEN 61
4.4.1 API STANDARD 674 3RD EDITION 61
4.4.2 NPSH-WERTE ALS AUSLEGUNGSRICHTLINIE 63
4.4.2.1 BESTIMMUNG DES NPSH
A
-WERTES 64
4.4.2.2 BESTIMMUNG DES NPSH
R
-WERTES 65
4.4.3 DIN EN ISO 16330 68
4.4.4 KAVITATIONSVERMEIDUNG BEI HYDRAULISCHEN MEMBRANPUMPEN 71
4.5 MATHEMATISCHE MODELLIERUNG DER STROEMUNG BEI KAVITATION 72
4.5.1 MATHEMATISCHE BETRACHTUNG DER STROEMUNG BEI KAVITATION 74
4.5.2 BISHERIGE UNTERSUCHUNGEN DES MODELLS 78
5 VERSUCHSEINRICHTUNGEN UND MESSTECHNIK 81
5.1 VERSUCHSSTAND SIMPLEX-PLUNGERPUMPE 81
5.1.1 AUFBAU 81
5.1.2 PUMPENKOPF 82
5.1.3 MESSTECHNIK UND DATENERFASSUNG 84
5.2 OPTISCHE MESSVERFAHREN 85
5.2.1 HOCHGESCHWINDIGKEITSKAMERATECHNIK 85
5.2.2 PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY 85
5.2.3 VENTILHUBVERLAUF 88
6 VERIFIZIERUNG DES STROEMUNGSMECHANISCHEN KAVITATIONSMODELLS 91
6.1 AUSWERTUNG DER STROEMUNGSPROFILE 91
6.2 BETRACHTUNG DER GESCHWINDIGKEITSVERIAEUFE BEI TEILKAVITATION 97
6.2.1 BEGINNENDE TEILKAVITATION 97
6.2.2 FORTGESCHRITTENE TEILKAVITATION 98
6.2.3 AUSGEPRAEGTE TEILKAVITATION 100
6.3 VERIFIZIERUNG DER MODELLPARAMETER 103
6.4 DRUCKSTOESSE DURCH KAVITATIONSRUECKBILDUNG 107
INHALT V
7 SCHAEDIGUNGS- UND STOERUNGSPOTENTIAL VON TEILKAVITATIONSZUSTAENDEN 109
7.1 BEGINNENDE TEILKAVITATION 111
7.1.1 ENTSTEHUNGSMECHANISMUS 111
7.1.2 ENTSTEHUNGS- UND RUECKBILDUNGSORTE 116
7.1.3 ANALYSE DER BLASENZERFALLSDYNAMIK 120
7.1.4 BEWERTUNG 122
7.2 FORTGESCHRITTENE T EILKAVITATION 123
7.2.1 ENTSTEHUNGSMECHANISMUS 123
7.2.2 ENTSTEHUNGS- UND RUECKBILDUNGSORTE 123
7.2.3 ANALYSE DER BLASENZERFALLSDYNAMIK 127
7.2.4 BEWERTUNG 129
7.3 AUSGEPRAEGTE TEILKAVITATION 130
7.3.1 ENTSTEHUNGSMECHANISMUS 130
7.3.2 ENTSTEHUNGS- UND RUECKBILDUNGSORTE 130
7.3.3 ANALYSE DER BLASENZERFALLSDYNAMIK 133
7.3.4 BEWERTUNG 135
7.4 VERSCHLEISSUNTERSUCHUNGEN BEI TEILKAVITATION 137
7.5 EINFLUSS DER KONSTRUKTIVEN PUMPENKOPFGESTALTUNG AUF DAS
KAVITATIONSVERHALTEN 143
7.5.1 ZUSTROEMUNG IN DEN ARBEITSRAUM 143
7.5.2 EINFLUSS DES SCHADVOLUMENS 144
8 ZUSAMMENFASSUNG 149
9 LITERATURVERZEICHNIS 153
10 SYMBOLVERZEICHNIS 161
11 LEBENSLAUF 167
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