Кавітація. Визначення висоти всмоктування динамічного насоса

При всмоктуванні насосом рідини із резервуара тиск у вхідному трубопроводі по мірі руху рідини в насос падає і при вході на колесо може стати меншим тиску насичених парів рідини. Проходить холодне кипіння рідини. Утворені при вході парові пухирці в області підвищеного тиску на виході робочого колеса миттєво конденсуються, що супроводжується характерним потріскуванням, шумами. Це явище носить назву кавітації.

При кавітації розриви пухирців приводять до сильних ударів, вищерблювання і роз’їдання матеріалу (ерозія робочих коліс), підвищення вібрації, а значить швидкого спрацювання підшипників). Кавітація супроводжується різким зниженням тиску, подачі, потужності, ККД чи повним зривом роботи насоса.

Основним засобом недопущення кавітації являється підтримання такого тиску у вхідному тракті насосів при якому кавітація не проявляється. Щоб не було явища кавітації тиск рідини (Р_вх) на вході робочого колеса (рис.1.7) повинен бути більшим від тиску насичених парів, тобто Р_вх > Р_нп .

Заміряти Р_вх досить важко (колесо обертається і вивести трубку на манометр конструктивно незручно), а тому складемо рівняння Бернуллі для перерізів 0-0 і 1-1 (рис.1.7).

(1.32)

де – напір рідини в перерізі 0-0, м;

– висота всмоктування насоса, м;

– напір рідини в перерізі 1-1, м;

– втрати напору по довжині вхідного трубопроводу (від перерізу 0-0 до 1-1), м.

Рисунок 1.7– До визначення висоти всмоктування відцентрового насоса

Із рівняння (1.32) знайдемо висоту всмоктування відцентрового насоса:

(1.33)

Питома енергія рідини в перерізі 1–1 буде:

(1.34)

Максимальна висота всмоктування насоса буде досягнута в той момент, коли Р_вх=Р_нп (а енергія рідини в перерізі 1-1 Е₁=Е_1min).

(1.35)

де – критичний кавітаційний запас (визначається експерименттально при кавітаційних випробуваннях насоса), м.

Критичний кавітаційний запас – це той мінімальний запас енергії рідини на вході в насос, при якому відсутнє явище кавітації. Працювати в режимі критичного кавітаційного запасу небезпечно, а тому в розрахунках користуються допустимим кавітаційним запасом:

(1.36)

де y – коефіцієнт запасу (y =1,1...1,3 і залежить від роду рідини).

Враховуючи формули (1.33), (1.34), (1.35), (1.36) максимально допустима висота всмоктування відцентрового насоса буде:

(1.37)

де Р₀ – тиск рідини в перерізі 0-0 (для відкритих резервуарів він залежить від місця розташування насоса), Па;

Р_нп – тиск насичених парів рідини (для холодної води Р_нп = 0,01 МПа, для води з температурою 100°С Р_нп =0,1 МПа), Па;

r – густина рідини, кг/м³;

g – прискорення вільного падіння м/с²;

h_0-1 – втрати напору на ділянці 0-0 – 1-1 (залежить від діаметра і довжини вхідного трубопроводу), м;

D h_доп – допустимий кавітаційний запас, м.

Аналізуючи рівняння (1.37) приходимо до висновку, що висота всмоктування може бути величиною додатною (як показано на рис.1.7), або від’ємною (тоді резервуар знаходиться вище осі насоса, тобто насос буде працювати “під залив”).

Поиск по сайту: