Kavitation und NPSH

Kreiselpumpen arbeiten nach dem Zentrifugalkraftprinzip.
Das Wasser wird in der Pumpe einer Druckdifferenz Δp ausgesetzt. Diese Druckdifferenz kann die Bildung von Wasserdampfbläschen bewirken. Dies wiederum kann zur Kavitation und damit zu ernsthaften mechanischen Schäden führen.

Eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Kavitationsgefahr ist der NPSH-Wert, wobei NPSH für „Net Positive Suction Head“ (dt.: Haltedruckhöhe) steht. Diese Größe beschreibt die maximale Druckdifferenz der Wassersäule bis zum Pumpeneintritt, bei der eine Kavitation noch vermieden werden kann.

Kavitation, kurz erklärt (Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=hOKnX6x8hUc)

Je geringer der NPSH, um so flexibler kann die Pumpe auch bei geringem Vordruck genutzt werden, ohne dabei Schaden zu nehmen.

Die Mindesthöhe der Wassersäule hängt nicht nur von der Pumpenbeschaffenheit und dem geodätischen Druck des Kühlwasserkreislaufes ab. Sie wird auch entscheidend durch den osmotischen Druck beeinflusst.

Die Leitfähigkeit des Wassers

Der osmotische Druck ist direkt proportional zur Anzahl der gelösten Ionen im Kühlwasser und damit zur Leitfähigkeit.

Da NaCl die Hauptkomponente im Kühlwasser darstellt (ca. 95 %) kann man mit der Annahme arbeiten, dass die Leitfähigkeit vornehmlich auf der Anwesenheit von NaCl beruht.

Damit entspricht unter Normalbedingungen eine elektrische Leitfähigkeit von 1 000 μS/cm einem osmotischen Druck von ca. 40 000 N/m², was wiederum einer Höhe von 4 m Wassersäule entspricht. Dieser Druck wirkt in Bezug auf die Kreiselpumpe ähnlich dem geodätischen Druck und muss demzufolge bei der Festlegung des NPSH-Wertes als kühlwasserspezifisches Element beachtet werden.

Hieraus leitet sich ab, dass es in Kühlkreisläufen im Sinne einer Verminderung der Kavitation ratsam sein kann, die Leitfähigkeit und damit die Eindickung anzuheben.

Legionella und Kalk

Zugleich wird damit auch der Existenzbereich der Legionella erheblich eingeengt. Dies darf jedoch nur soweit gehen, dass eine Kalkbildung, die mit zunehmender Eindickung in vielen praktischen Fällen zunimmt, nicht eintritt.

Es empfiehlt sich, diese Optimierung mit einem dafür geeigneten Fachunternehmen durchzuführen.

MOL Katalysatortechnik GmbH

Dr. Jürgen Koppe