1.3.13. Кавітація в насосах.

Кавітація - це процес порушення суцільності потоку рідини в тих місцях, де тиск, знижуючись, сягає деякої критичної величини. При практичних розрахунках за цю критичну величину приймають тиск насиченого пару рідини при даній температурі.

Якісна зміна структури потоку, яка визвана кавітацією, приводить до зміни режиму роботи насоса. Ці зміни називають наслідками кавітації.

При виникненні кавітації відбуваються такі процеси:

• В тих місцях потоку, де тиск падає до критичного, виникає багато бульбашок, наповнених паром рідини і газами, що виділяються із розчину. Знаходжуючись у зоні пониженого тиску, бульбашки зростають і перетворюються у великі кавітаційні каверни.

* В тих місцях, де виникають каверни, змінюється ефективна форма проточної частини насоса, що викликає місцеві підвищення швидкості руху рідини і збільшення втрат напору. Це погіршує енергетичні параметри насоса і знижує його коефіцієнт корисної дії.

* Нестійкість кавітаційної зони викликає пульсацію тиску в потоці. Під дією цієї пульсації може виникати вібрація насоса.

* Кавітаційні бульбашки захоплюються потоком рідини і переносяться в зону підвищеного тиску. Там вони дуже швидко зникають. Це призводить до гідравлічних мікроударів в місцях зникнення бульбашок. При зникненні кожної бульбашки виникає негучний стук. Накладення один на одного багатьох таких стуків призводить до появи характерного шипіння, яке, майже завжди, виникає при кавітації.

* Кавітація призводить до зруйнування поверхні, на якій вона виникає. Це руйнування - один із найнебезпечніших наслідків кавітації і називається він кавітаційною ерозією. Різні матеріали по різному піддаються кавітаційній ерозії. Дуже руйнуються чавун та вуглецева сталь.

Для попередження виникнення кавітації необхідно вірно визначати геометричну висоту усмоктування насоса і не допускати її завищування. При цьому величина Dh і є тим кавітаційним запасом енергії, який запобігає занадто глибокому падінню тиску і не дозволяє виникати кавітації. Для визначення Dh С.С.Руднєвим запропонована емпірична формула Dh , де: n - кількість обертів робочого колеса за хвилину; Q - подача насоса в м³/с; С - коефіцієнт, який залежить від конструктивних особливостей насоса (С =600-1300). Для насосів з двобічним входом рідини в робоче колесо в цю формулу слід підставляти половину подачі насоса.

Якщо кавітація виникає на діючій насосній установці, де змінити геометричну висоту усмоктування неможливо, то шкідливі наслідки кавітації можна зменшити такими засобами:

* Покращення якості матеріалів (тобто слід використовувати матеріали, які більш стійкі до кавітаційної ерозії).

*Нанесення захисного покриття на поверхню, яка руйнується.

- наплавка поверхні твердими сплавами;

- металізація поверхні в холодному стані;

- місцеве закалювання поверхні, та інші.

* Впуск невеликої кількості повітря в усмоктувальний патрубок насоса.

* Перепуск невеликої кількості води із напірного трубопроводу в усмоктувальний патрубок насоса.

* Установка водоструминного насоса на усмоктувальний трубопровід насоса.