Zur genauen Ermittlung des Kavitationswertes ist man zwingend auf Kavitationsversuche am Pumpenprüfstand angewiesen. Um den Kavitationswert wenigstens grob im Voraus abschätzen zu können, werden in Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I und II, Vogel Buchverlag Würzburg (nachfolgend Bohl/Elmendorf genannt) mehrere Verfahren vorgestellt, welche hier angesprochen werden sollen. Aussagen über die Genauigkeiten dieser Verfahren sind nur bei Vergleichen der Berechnungsergebnisse mit am Pumpenprüfstand messtechnisch ermittelten Kavitationskennwerten möglich. Vorgeschlagen wird eine umfangreiche Rückrechnung ausgelegter und kavitationstechnisch vermessener Kfz-Kühlmittelpumpen mit den folgenden Berechnungsvorschriften und anschließendem Vergleich der rechnerischen und messtechnischen Ergebnisse.
1. Vorausberechnung über Kavitationsbeiwerte
Zur Vorausberechnung bzw. Abschätzung des zu erwartenden Kavitationswertes einer radialen Pumpe werden in Bohl/Elmendorf ausgehend von Pfleiderer die Strömungsgeschwindigkeiten am Schaufelradeintritt genutzt:
Es kann auch die Schreibweise und für die Geschwindigkeiten kurz vor der Schaufeleintrittskante verwendet werden.
Zur Ermittlung der Haltedruckhöhe NPSH über die Kavitationsbeiwerte wird einfach die bekannte Beziehung zu NPSY genutzt:
2. Vorausberechnung über die Thoma-Zahl
Nach Bohl/Elmendorf ist die Thoma-Zahl als der Quotient aus Haltedruckenergie NPSY und spezifischer Stutzenarbeit (spezifische Förderenergie) Y definiert:
Das P in weißt hier darauf hin, dass die Werte für eine Pumpe berechnet werden. Es existieren auch Thoma-Zahlen für anlagenbezogene Kavitationswerte und für Wasserturbinen.
Da in der Vorausberechnung eines Pumpenschaufelrades ja der NPSY-Wert noch nicht bekannt ist, muss die Thoma-Zahl empirisch ermittelt werden.
In Bohl/Elmendorf: Strömungsmaschinen I und II, Vogel Buchverlag Würzburg kann die Thoma-Zahl von einstufigen, einflutigen Radial- und Diagonalpumpen mit spezifischen Drehzahlen < 100 U/min aus einem Diagramm entnommen werden.
Stepanoff gibt für einflutige Radialpumpen und für Diagonal- bzw. Axialpumpen folgende Abschätzformel der Thoma-Zahl an:
Die hier vorgestellten Thoma-Zahlen gelten ausschließlich für den Optimalpunkt der Pumpe.
Für die Berechnung des Kavitationswertes mittels der Thoma-Zahl gilt:
Bei bekannter Saugkennzahl (s. nächsten Abschnitt) ergibt sich für die Thoma-Zahl folgender Zusammenhang:
Der rechte Teil der Gleichung ist mit Vorsicht anzuwenden, da hier die Einheit nicht stimmt. Um die Thoma-Zahl dimensionslos werden zu lassen, müsste die Zahl 333 die Einheit bekommen.
3. Vorausberechnung über die dimensionslose Saugkennzahl
Die Kavitationswerte sind, bezogen auf die Radgeometrie, hauptsächlich von den Strömungsbedingungen an der Pumpensaugseite bzw. Radsaugseite abhängig. Deshalb ist es nach Prof. H. Petermann sinnvoll, das Saugverhalten durch eine dimensionslose Saugkennzahl auszudrücken:
Im Gegensatz zur Thoma-Zahl ist die Saugkennzahl weniger stark abhängig von der spezifischen Drehzahl .
Für Kreiselpumpen gelten folgende Saugkennzahlen:
= 0,2…0,4 kleine, einfache (billige) Kreiselpumpen
= 0,2…0,4…(0,8) übliche Kreiselpumpen
= 0,4…0,45 nach Bohl/Elmendorf Radial- und Axialpumpen mit normaler Saugfähigkeit
> 0,6 Kreiselpumpen mit besonders guter Saugfähigkeit
> 1 Kreiselpumpen mit vorgeschaltetem Inducer
Maßnahmen zur Verbesserung der Saugfähigkeit der Maschine sind:
• Wahl kleiner Schaufel-Eintrittswinkel
• kleine Geschwindigkeiten an Saugmund / Saugkante realisieren (Vorziehen der Eintrittskante)
Bei bekannter oder abgeschätzter Saugkennzahl wird dann der Kavitationswert berechnet: