2.8. Определение допустимой высоты всасывания насоса

Высота всасывания h_вс соответствует расстоянию по вертикали от поверхности жидкости в питающем резервуаре до оси насоса со стороны всасывающего трубопровода. Максимальная ее величина ограничивается значением допустимой высоты всасывания , при которой обеспечиваются безкавитационные условия работы насоса.

При работе насоса во всасывающем трубопроводе и на входе жидкости в насос имеет место пониженное давление, т.е. р_вс  р_атм. Если р_вс станет меньше давления насыщенных паров перемещаемой жидкости при данной температуре, возможно появление кавитации (пустотообразование), т.е. при пониженном давлении в рабочем колесе внутри жидкости образуются пустоты, заполненные паром. Пузырьки пара, двигаясь вместе с жидкостью по лопаткам рабочего колеса, попадают в область более высоких давлений, где происходит резкое сжатие и конденсация пузырьков пара. Вследствие этого пузырьки исчезают и на их место со значительной скоростью устремляется жидкость, что приводит к возникновению местных гидравлических ударов. При кавитации нарушается нормальное движение жидкости в рабочем колесе, что приводит к падению производительности, напора, мощности и КПД. Кавитация обнаруживается по шуму и вибрации насосов при их работе, наличие ее ограничивает высоту всасывания насоса. С учетом этого допустимая высота всасывания должна быть такой, чтобы возникновение кавитации было невозможным. Исходя из этого, допустимая высота всасывания центробежного насоса для условий бескавитационной работы определяется по выражению

= (р₀ – р_н.п)/ρg – h_вс – ,

где р₀ – абсолютное давление на поверхности жидкости питающего резервуара (для открытого резервуара р₀ = р_атм, при закрытом резервуаре и наличии там избыточного давления р₀ = р_атм + р_изб); р_н.п – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре, Па (принимается по Приложению 20); ρ – плотность жидкости, кг/м³; g – ускорение силы тяжести; h_вс – суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем трубопроводе насосной установки при заданном расходе Q (вычислены ранее в п. 2.4); – допустимый кавитационный запас (кавитационный запас, при котором обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей, связанных с возникновением в насосе кавитации), м.

Величина допустимого кавитационного запаса определяется по выражению  = (1,2–1,3) . Значение критического кавитационного запаса определяют по формуле С.С.Руднева

= 10(nQ^1/2/C)^4/3,

где n – частота вращения рабочего колеса насоса, мин^-1; Q - производительность насоса, м³/с; С – кавитационный коэффициент быстроходности, зависящий от конструкционных особенностей насоса (при оптимальном режиме для обычных насосов С = 800–1000, для насосов с повышенными кавитационными свойствами С = 1300–3000.

Если в результате расчетов получилось отрицательное значение допустимой высоты всасывания, то это свидетельствует о том, что при заданных условиях насос не в состоянии самостоятельно засасывать жидкость и в нагнетательный трубопровод ничего не будет подаваться, т.е. Q = 0. В этом случае, для того чтобы заставить насос работать на данную трубопроводную систему, можно применить один из вышеприведенных способов: подводить жидкость к насосу под избыточным давлением, которое необходимо создать на поверхности жидкости в питающем резервуаре; уменьшить сопротивление всасывающего трубопровода путем сокращения его длины и снижения количества местных сопротивлений, а также снижения скорости движения жидкости во всасывающем трубопроводе, увеличив его диаметр; не допускать, чтобы насос работал при больших числах оборотов.

В заключение всех расчетов необходимо вычертить схему насосной установки с учетом расчетных параметров.