Кавитация. Допустимая высота всасывания

При движении жидкости в сужающихся и изгибающихся каналах (в рабочем колесе насоса, на перегибах трубопроводов, в запорной арматуре) скорость потока увеличивается, а давление падает.

Там, где давление снижается до давления насыщенного пара при данной температуре, происходит быстрое образование пузырьков пара и растворенных газов. После перехода в зону повышенного давления пар конденсируется, пузырьки захлопываются. Возникают колебания давления и как следствие — шум и вибрация. Это явление называется кавитацией.

При кавитации происходит разрушение поверхности элементов проточной части. Повышенная вибрация разрушает подшипники и уплотнения насоса. Через некоторое время рост пузырьков и их слияние приводят к образованию газовой пробки в трубопроводе и всасывающей полости насоса – происходит разрыв потока жидкости и срыв работы насоса.

Основным способом предупреждения кавитации, обеспечивающим надежную работу насоса, является поддержание достаточного избыточного давления на входе в насос. Превышение давления на входе в насос Pв над давлением насыщенного пара перекачиваемой жидкости Pп называется кавитационным запасом сети ∆h.

Беcкавитационный режим работы насосов обеспечивается при соблюдении условия ∆h>>∆hдоп, где допустимый кавитационный запас насоса ∆hдоп= k•∆hкр; коэффициент запаса k=1,1–1,5 устанавливается в зависимости от условий работы и типа насоса; ∆hкр — кавитационный запас, соответствующий началу снижения параметров. Значение его определяется при кавитационных испытаниях насоса. Допустимый кавитационный запас ∆hдоп приводится в паспорте (техническом описании) насоса.

Высота всасывания Hвс — это расстояние между свободной поверхностью в резервуаре (водоеме), из которого жидкость забирается насосом, и осью рабочего колеса. Если уровень жидкости в резервуаре расположен выше оси рабочего колеса, то величина Hвс называется подпором.

Высота всасывания с учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе ∆hвс и скоростного напора в нем V2в/2g называется вакуумметрической высотой всасывания.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных характеристик, определяется исходя из конкретных условий эксплуатации насоса и рассчитывается по формуле:

Hвс.доп = (Pвс–Pнп)/(ρ•g)+V2в/2g–∑hвс–∆hдоп,

где Рвс — давление в приемном резервуаре, Па;

Pнп — давление насыщенных паров жидкости (воды) при рабочей температуре.

Если расчетное значение Hвс.доп положительно, насос может работать в режиме всасывания с высотой всасывания Hвс< Hвс.доп.

Если расчетное значение Hвс.доп отрицательно, тогда на входе в насос необходим подпор Hпод>Hвс.доп.

В процессе эксплуатации насосов возможны изменения основных параметров их работы: могут меняться подача, напор и соответственно потребляемая мощность. Поэтому необходимо располагать данными о взаимосвязи основных параметров насоса в достаточно широком диапазоне их изменения.

Зависимости напора, потребляемой мощности, КПД и допустимого кавитационного запаса насоса от подачи называют характеристиками.

Обычно они представляются в виде графика H–H(Q); N–N(Q); h–h(Q);
∆hдоп–∆hдоп(Q)

Зависимость напора от подачи H–(Q) называется напорной или главной характеристикой. Характеристики насосов необходимы потребителю для подбора оборудования, определения условий монтажа и эксплуатации, согласования параметров насоса с параметрами сети.

Табл 1. Зависимость давления насыщенного водяного пара и плотности воды от температуры

t,ОС

Pнп,

кПа

ρ,

кг/м3

t,ОС

Pнп,

кПа

ρ,

кг/м3

t,ОС

Pнп,

кПа

?,

кг/м3

t,ОС

Pнп,

кПа

ρ,

кг/м3

0

0,6082

999,8

44

9,104

990,5

70

31,17

977,7

96

87,72

961,1

2

0,7063

999,9

46

10,08

989,8

72

33,97

976,5

98

90,95

959,6

4

0,8142

1000,0

48

11,16

988,9

74

37,95

975,4

100

94,33

958,3

6

0,9320

999,9

50

12,34

988,0

76

40,20

974,2

102

108,8

956,8

8

1,069

999,8

52

13,62

987,1

78

43,66

973,0

104

116,7

955,4

10

1,226

999,6

54

15,01

986,1

80

47,37

971,8

106

125,1

954,0

15

1,707

999,0

56

16,51

985,2

82

51,35

970,5

108

133,9

952,5

20

2,335

998,2

58

18,15

984,2

84

55,59

969,8

110

143,3

951,0

25

3,169

997,0

60

19,92

983,1

86

60,13

968,0

112

153,2

949,5

30

4,238

995,5

62

21,85

982,1

88

64,97

966,7

114

163,3

947,9

35

5,621

993,9

64

23,92

981,0

90

70,13

965,3

116

174,7

946,4

40

7,377

992,1

66

26,15

980,0

92

75,64

964,0

118

186,3

944,8

 
Please wait while JT SlideShow is loading images...
Оф.дилеры