Luftlösung und Luftausscheidung in Flüssigkeiten
Aufgabe / Zielsetzung
Luftblasen im Verdrängungsvolumen einer Einkolbenpumpe beeinflussen volumetrischen Wirkungsgrad
Flüssigkeiten haben die Eigenschaft, Gase oder Gasmischungen in sich zu lösen, ohne dass sich die Stoffeigenschaften der Flüssigkeit signifikant ändern. Ist die Flüssigkeit vollständig gesättigt, können bereits geringe Druckabfälle zur Luft- ausscheidung führen. Trotz eines sich anschließenden Druckanstiegs gehen die entstandenen Luftblasennicht sofort wieder in Lösung. Die dadurch resultierende Mehrphasenströmung kann das Betriebsverhalten hydraulischer Komponenten signifikant beeinflussen.
Ziel der Arbeit ist es, den dynamischen Prozess der Luftausscheidung zu analysieren. Die Ergebnisse werden genutzt, um geeignete Kavitationsmodelle für die numerische Strömungsberechnung abzuleiten und Kavitation in hydraulischen Komponenten besser vorherzusagen.
Lösungsweg
Mithilfe einer speziell dafür entwickelten Apparatur nach dem Verdrängerprinzip kann der maximale und tatsächliche Anteil der gelösten Luft für verschiedene Flüssigkeiten genau bestimmt werden.
Luftblasen im Verdrängungsvolumen einer Einkolbenpumpe beeinflussen volumetrischen Wirkungsgrad
Zudem wird der Einfluss unterschiedlicher Volumenexpansionsraten auf die Luftausscheidung analysiert. Das Probenvolumen kann dabei anhand verschiedener Bewegungsprofile des Kolbens vergrößert oder verkleinert werden. Die synchrone Messung von Weg, Temperatur und Druck ermöglicht die zeitliche Ermittlung der Luftausscheidung.
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des Projektes "Saugleitungsmodellierung einer Axialkolbenpumpe unter Berücksichtigung von Fluid‑Struktur‑Interaktion" (Förderkennzeichen 702690), welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wurde.
