Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства та природокористування

Технічний коледж

Реферат

на тему:

“Кавітація та висота всмоктування насоса”

Виконав:

студент групи 9М-3

Сердюк М.О

Перевірив:

Кушпель О.В

Рівне 2012

Зміст

1. Вступ

2. Висота всмоктування насосу.

   1. Визначення;

а) висота всмоктування;

б) висота нагнітання;

в) геометрична висота.

2.2 Визначення напору, який створює насос.

а) рівняння Бернуллі для всмоктувального трубопроводу;

б) втрати напору у всмоктувальному та напірному трубо­проводах;

в) Характеристикою спільної роботи насоса з мережею;

г) вентиляційна установка та її особливості.

3. Кавітація.

2.1 Визначення;

а) кавітація;

б) кавітаційний запас;

в) критичний кавітаційний запас.

2.2 Кавітаційна характеристика насоса

а) перший критичний кавітаційний запас;

б) другий критичний кавітаційний запас;

в) визначення критичного кавітаційного запасу.

2.3 Види кавітації.

а) усмоктувальна кавітація;

б) нагнітальна кавітація;

2.4 Механізм кавітаційної ерозії

а) кавітаційна стійкість матеріалів;

б) критерій кавітаційної стійкості;

в) метод Вентури та його недоліки.

4. Висновок.

5. Список використаної літератури

Вступ

В рідині за будь-яких умов знаходиться пара, яка насичує рідину. Тиск цієї пари називається тиском насиченої пари або тиском пароутворення. Якщо тиск рідини зменшується до тиску насиченої пари, починається інтенсивне утворення пухирців пари, виникає двофазна система рідина + пара, і тому суцільність рідини порушується. Коли при просуванні рідини по гідравлічній системі тиск підвищується, парові бульбашки раптово стискаються, зникають. Це супроводжується місцевим миттєвим зростанням тиску до тисяч мегапаскаль. Описане явище дістало назву “кавітація”. Отже, під терміном “кавітація” розуміють виникнення пухирців пари в рухомій рідині при зменшенні тиску і зникання цих пухирців в зоні рідини, де тиск підвищується.

Для кавітаційного явища потрібна поверхня виникнення кавітаційних "бульбашок". Цією поверхнею є нечистоти на стінках водозбірника і домішки, що містяться в рідині. Загальноприйнятим є те, що водовідштовхувальна (гідрофобна) поверхню стабілізує поява невеликих пухирів. Ці бульбашки, що з'явилися раніше, почнуть необмежено зростати, коли їх піддадуть максимальному тиску, названому порогом Блейка

Місцеве значне збільшення тиску при раптовому захлопуванні пухирців пари

приводить до висмикування найменших частинок матеріалу робочого колеса. Цей механічний процес руйнування називається ерозією. Він є найнебезпечнішим наслідком кавітації, яка приводить також до шуму , тріскоту, ударів, вібрацій та руйнувань обладнання. Кавітація супроводжується зниженням параметрів роботи насоса: подачі, напору, ККД, потужності тощо.

В лопатевому насосі кавітація виникає на лопоті робочого колеса поблизу її вхідної кромки, де тиск найменший. В цьому ж місці відбувається і ерозійне руйнування.

Для визначення тиску на вході в насос запишемо рівняння Бернулі для двох перерізів – 1-1 (вільна поверхня рідини в живильному резервуарі) і 2-2 (вхідний патрубок насоса, де встановлений вакуумметр) (див. рис. 1):

де - тиск на вільній поверхні рідини в живильному резервуарі, - висота всмоктування, тобто відстань по вертикалі від вільної поверхні рідини до осі насоса, - абсолютний тиск і швидкість рідини у вхідному патрубку насоса, - втрати напору у всмоктува­льній лінії.

З цього рівняння:

Як видно, зниження тиску в насосі може бути викликане збільшен­ням: висоти всмоктування, швидкості рідини у вхідному патрубку, втрат напору у всмоктувальному трубопроводі. Окрім того, при підви­щенні температури рідини тиск насиченої пари збільшується. До зменшення тиску в насосі приводить також зменшення атмосферного тиску, пов’язане з підвищенням геодезичної висоти місцевості, де знаходиться насосна установка. Всі ці обставини зумовлюють виникнення кавітації.

Висота всмоктування насосу

Відстань по вертикалі від рівня рідини в живильному резервуарі до осі насоса називається висотою всмоктування ,від осі насоса до рівня рідини в напірному резервуарі - висотою нагнітання , а їх сума, тобто відстань по вертикалі між рівнями рідини в резервуарах, геометричною висотою насосної установки . Літерами позначена різниця висот між центрами входу в насос і виходу з нього.

Тиски і в системах водопостачання найчастіше бувають атмосферними, іноді відрізняються від атмосферного.

При проектуванні реальних насосних установок та станцій звичайно задають геодезичні відмітки (висоти над рівнем моря) рівнем рідини в резервуарах та осі насоса. Різниця відміток рівнів рідини в резервуарах називається геодезичною висотою установки, тобто це те саме, що вище названо геометричною висотою.

Рис.1. Схема насосної установки

Для визначення напору, який створює насос, складаємо рівняння Бернуллі для всмоктувального трубопроводу, тобто для перерізів 0-0 і 1-1 (рис.1 а):

Рис. 1.а. До визначення Рис. 2. Характеристика спільної

напору насоса роботи насоса з мережею

Зідки напір на вході в насос, тобто в перерізі 1-1, буде:

Запишемо рівняння Бернуллі для напірного трубопроводу, тобто для перерізів 2-2 і 3-3:

Ліва частина цього рівняння означає напір на виході насоса. Напір Н, який створює насос, згідно з формулою (1.1) є різницею повних напорів на виході і вході насоса з урахуванням різниці висот між ними.

або

де - статичний напір, який не залежить від подачі насоса, - втрати напору у всмоктувальному та напірному трубо­проводах. Ці втрати можна назвати також динамічним напором, який залежить від подачі насоса:

Отже, відповідно до формули, при роботі насоса його напір витрачається на підняття рідини на геометричну висоту , на подолання різниці тисків у резервуарах і на подолання втрат напору у всмоктувальному та напірному трубопроводах.

Внаслідок спів падання формул витікає пра­вило: при усталеній роботі насосної установки насос створює такий напір, який потрібен для перекачування рідини в трубопроводі, .

Характеристикою спільної роботи насоса з мережею називається графік, на якому в одному масштабі нанесені характеристика насоса Н і характеристика трубопроводу (рис. 2). Точка перетину кривих А зветься робочою точкою, за якою визначають режим роботи насоса: даний насос в даний трубопровід забезпечує подачу Q_A при напорі Н_А.

Насос не може створювати подачу, відмінну від подачі, що виз­начається робочою точкою. Припустимо, подача насоса менша, ніж Q_A Тоді насос буде створювати напір більший, ніж потрібний напір для трубопроводу. Під дією цієї різниці збільшується кінетична енергія рідини і подача насоса зросте до Q_A. При подачі, більшій від Q_A, насос створюватиме напір менший, ніж потрібний для трубопрово­ду. Тоді частина енергії перетвориться в енергію тиску, що можливо лише при зменшеній подачі до Q_A.

Зміна (регулювання) подачі нагнітача можлива за рахунок зміни характеристики його або трубопроводу.

Особливістю вентиляційної установки є те, що в ній нема резервуарів. Найчастіше повітря забирається з атмосфери і викидається в атмосферу, наприклад, з приміщення на вулицю або навпаки. В такому випадку тиск на вході й виході установки буде однаковим. Іноді в складі вентиляційної установки є повітряна камера, де тиск може бути відмінний від атмосферного. На виході димотягової установки, яка відсмоктує дим з топки в димар, тиск буде такий самий, як і корисний перепад тиску в димарі. В деяких вентиляційних установках нема всмоктувального трубопроводу або напірного, або і всмоктувального, і напірного, як, наприклад, в даховому вентиляторі.

Тиск вентилятора визначається за формулою:

де - тиск, потрібний для перекачування газу по мережі; - тиск в кінці мережі; - втрати тиску у всмоктувальному та напірному трубопроводах.

Характеристика спільної роботи вентилятора з мережею виглядає так само, як і для насоса, тільки замість напору використовується тиск.

Кавітація

Кавітація – це утворення всередині рідини порожнин, заповнених газом, парою або їх сумішшю (кавітаційних бульбашок), тобто порушення суцільності рідини.

Фізичний процес кавітації точно такий же, як і процес, що відбувається під час закипання. Основна відмінність між ними - це зміна фазового стану рідини. Закипання - процес, при якому місцеве тиск насиченої пари рідини вище місцевого навколишнього тиску і присутній достатньо енергії, щоб змінити нормальний стан рідини в газоподібний.

Для кавітаційного явища потрібна поверхня виникнення кавітаційних "бульбашок". Цією поверхнею є нечистоти на стінках водозбірника і домішки, що містяться в рідині. Загальноприйнятим є те, що водовідштовхувальна (гідрофобна) поверхню стабілізує поява невеликих пухирів. Ці бульбашки, що з'явилися раніше, почнуть необмежено зростати, коли їх піддадуть максимальному тиску, названому порогом Блейка.