11.2 Описание экспериментальной установки

Снятие кавитационных характеристик центробежного насоса производится на той же экспериментальной установке, что и снятие энергетических характеристик (см. рис. 10.2).

11.3 Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

После включения насоса прикрытием задвижки 6 на напорном трубопроводе устанавливается определенный расход воды.

В процессе испытания при постоянном числе оборотов этот расход необходимо поддерживать постоянным. Первый исследуемый режим соответствует полностью открытой задвижке 13 на всасывающем трубопроводе 3. При этом снимаются показания расходомера, вакуумметра, манометра и ваттметра.

Прикрывая частично задвижку 13 на всасывающем трубопроводе и одновременно открывая задвижку 6, добиваются того, чтобы величина вакуума возросла на 0,05 кг/см², но при этом производительность насоса осталась бы неизменной. После этого делают вторую запись показаний приборов.

Такие измерения приводят при нескольких (6÷7) значениях вакуума во всасывающем трубопроводе.

Обработка полученных данных производится следующим образом. Напор насоса Н, его производительность Q, мощность на валу N_в, эффективная мощность N_эф и КПД η находятся из тех же выражений, что и в лабораторной работе № 10 (10.1÷10.5).

Величина кавитационного запаса рассчитывается по формуле:

,

(11.1)

где — атмосферное (барометрическое) давление, м вод. ст.;

— вакуум во всасывающей трубе, м вод. ст.

Скорость потока во всасывающей трубе определяется при известной производительности насоса Q из выражения:

,

где — площадь сечения всасывающего трубопровода (диаметр всасывающей трубы d_в=50 мм).

Барометрическое давление определяется по имеющемуся в лаборатории барометру. Давление насыщенных паров находится по специальной таблице в зависимости от величины барометрического давления и температуры жидкости.

Из формулы (11.1) следует, что уменьшение кавитационного запаса может быть достигнуто уменьшением давления во всасывающей трубе . Из уравнения Бернулли, составленного для уровня воды в баке и входа в насос, величина может быть определена следующим образом:

,

(11.2)

где — давление на свободной поверхности воды в баке (в данной установке );

— высота всасывания насоса (расстояние от уровня воды в резервуаре до оси насоса);

— потери напора во всасывающем трубопроводе.

Из формулы (11.2) следует, что уменьшение давления может быть достигнуто различными путями (уменьшением , увеличением или ). В данной установке уменьшение давления во всасывающем трубопроводе, а, следовательно, и кавитационного запаса производится увеличением потерь на всасывании путем частичного закрытия задвижки 13.

Данные опытов и результаты их обработки заносятся в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Результаты кавитационных испытаний центробежного насоса

№ п/п

Q,

Q,

,

,

,

,

,

Δh,

,

Nэф,

Nв,

η

м3/час

м3/с

кг/см2

кг/см2

м

м вод. ст.

кВт

кВт

%

Для того, чтобы исключить ухудшение энергетических характеристик насоса вследствие кавитации в практике назначают небольшое повышение допустимого кавитационного запаса над критическим:

,

где — критическое значение кавитационного запаса, снимаемое с графика (см. рис. 11.1).

По определенному в результате кавитационных испытаний значению можно найти для данной насосной установки допустимую (предельную) высоту всасывания:

.

(11.3)

Для исключения развитых кавитационных явлений на данном режиме работы высота всасывания насоса должна быть меньше допустимой.

По данным табл. 11.1 строятся кавитационные характеристики насоса. По кавитационным характеристикам находится критический и вычисляется допустимый кавитационные запасы при испытанных значениях производительности насоса. По формуле (11.3) вычисляется допустимая высота всасывания (в формуле (11.3) потери во всасывающей трубе определяются по выражению , где — суммарный коэффициент сопротивления для данного всасывающего трубопровода).