Кавітація в насосах

 

де рн.п.р - тиск насиченої пари рідини. При температурі води +20о С  тиск насиченої пари рідини - дорівнює 0,24м. Для кожного насоса існує деяке мінімальне значення hмiн. При зменшенні кавітаційного запасу     

нижче цього значення в насосі починає розвиватися кавітація. З рівняння видно, що найменшим значенням hмiн відповідає найбільше значення геометричної висоти всмоктування, яке часто називають критичною висотою всмоктування.

На основі великого числа досліджень та узагальнення дослідних даних С. С. Руднєвим отримана формула для визначення мінімального кавітаційного запасу:

 С – стала величина, що залежить від конструктивних особливостей   насоса. При визначенні Δhмін    для насосів двостороннього входу в формулу додається 0,5 Q.   За звичайних умов (температура води +20о С  і установка розташована на висоті 300 м над рівнем моря) геометрична висота всмоктування визначається за формулою:

Н s = 10 - Δh- hвс – hн.п.ж.  *                             

При зміні умов формула набуває вигляду    

Н s = h а – Δhдoп  - h н.п.ж – hвс,                                       

h н.п.р -  приведена висота тиску насиченої пари рідини ;

hа - приведена висота атмосферного тиску.

Тиск насиченої пари рідини залежить від температури води. Значення тиску насиченої  пари рідини  hнпр, в залежності від температури води, наведено нижче (табл.1). З викладеного можна зробити наступний висновок:

Геометрична висота всмоктування менша вакууметричної на величину повних втрат тиску у всмоктувальній лінії і величину швидкісного напору у всмоктуючому патрубку насоса;

Найбільша геометрична висота всмоктування обмежується допустимою вакуумметричною висотою всмоктування  . Допустима вакуумметрична висота всмоктування   залежить від атмосферного тиску і температури рідини, яка  перекачується. На заводах- виробниках спеціальними кавітаційними випробуваннями визначають величину   для атмосферного тиску 0,1 МПа і температури перекачуємої рідини 20°С. Якщо насосна установка проектується для перекачування води з температурою більше 20°С, тиск насиченої пари рідини слід брати за таблицею  1.

 Значення  тиску насичених  парів hн.п.р. в залежності від температури води.

 

Таблиця № 1

Темпер-раводи 0С5102030405060708090100

Тиск нас. пари hн.п.р.            0,090,120,240,430,751,252,023,174,827,1410,33

Наведену висоту тиску насиченої пари рідини (в м. ст. рідини) прийнято позначати hн.п.р, а наведену висоту атмосферного тиску - hа .Тоді формулу(7) * можна представити у такому вигляді

                       Ндопs= h а– Δhдoп  - h нпж – hвс*                                                (9)

Значення наведеної висоти атмосферного тиску в залежності від розташування над рівнем моря вказані нижче, в таблиці 2.

Значення висоти атмосферного тиску в залежності від розташування місцевості над рівнем моря наведено у таблиці 2.

Таблиця № 2

Высота над рів.моря, м-6000100200300400500600700800100015002000

 , м. 

11,310,310,210,1109,89,79,69,59,49,28,68,4

Завдання 1.

За каталогом кавітаційний запас насоса дорівнює h = 3,5м і він розташований на відмітки 600 м. Втрати напору у всмоктувальній лінії становлять 0,8м. Визначити допустиму геометричну висоту всмоктування, якщо відомо, що насос перекачує воду при температурі + 40°С.

Рішення: Для відмітки 600 м    h а  = 9,6м: при t = 40°С hнпж. Формулою (7) * визначаємо

 

(або Нs=4,55 м ) Тоді відмітку осі насоса можна визначити за формулою:

                                 ОН = УВ мiн. + Нs                                                   (10)

 

 

Мабуть, головне джерело проблем з насосами - кавітація. Фізично це явище пояснюється тим, що в рідині завжди присутня якась кількість розчиненого газу. При русі рідини в ній можуть виникати зони розрідження. В результаті виділяються бульбашки. Потрапляючи з потоком у зону більш високих тисків, бульбашки схлопиваются, виділяючи енергію, яка руйнує поверхню робочих коліс, спірального корпусу (улітки), рис.2. і т.д.

Ця енергія також створює ударні хвилі, що викликають вібрацію, що поширюється на робоче колесо, вал, ущільнення, підшипники, підвищуючи їх знос. Виникнення кавітації обумовлено різними причинами Будь-який вид кавітації пов'язаний з неврахуванням важливих правил гідравліки і гідродинаміки.

      Кожен насос характеризується величиною кавитационного запасу Δhтр, що позначається західними насосними фірмами NPSHR. Це той мінімальний тиск, в межах якого у рідини, що потрапляє в насос, зберігається стан власне рідини. Величину Δhтр в номіналі і криву залежності Δhтр від подачі /