Урок №4.

1.1.3. Высота всасывания насосов. Понятие о кавитации и мерах ее предотвращения.

Вопросы:

1. Высота всасывания насосов.

2. Понятие о кавитации.

3. Меры предотвращения кавитации.

Встречаются 3 основные схемы установки центробежных насосов,(рис 2.8,1):

1. Ось насоса выше уровня жидкости в приемном резервуаре (камере) (рис.2а)

2. Ось насоса ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (рис.2б).

3. Жидкость в приемном резервуаре находится под избыточным давлением, (рис.2.в)

Из уравнения Бернулли для 2 сечений (для данного случая – для уровня жидкости в приемном резервуаре 0-0 и сечения 1-1 на входе в насос), следует:

H г. в. + h п. в. = p a (ρ * g – p в / ρ * g - ν²в)*2 g,

где H г. в - для горизонтальных насосов- это разность отметок оси насоса и

уровня жидкости в приемном резервуаре,

для вертикальных насосов H г. в отсчитывается от середины входных

кромок лопастей (первоступени) рабочего колеса до свободной

поверхности жидкости в приемном резервуаре.

h п. в. – потери напора во всасывающем трубопроводе.

p a – атмосферное, Па

p в – абсолютное давление на входе в насос, Па

ν²в – скорость на входе в насос, м/ с.

g-

ρ-

Левая часть уравнения представляет собой вакуумметрическую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости.

H в = (p a - (p в – ρ * ν²в) /2) ρ * g

Из выражений следует:

H в = H г. в + h п. в.

Если вода в насос поступает с подпором (рис. 3б), то

H в = h п. в. - H г. в

Отрицательное значение H в. указывает, что насос работает с подпором.

При работе насоса по схеме (рис. 3,в), вакуумметрическая высота всасывания равна:

H в = (p 0 - (p в – ρ * ν²в) /2g) ρ * g

p 0 – абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

1.1.4. Понятие о кавитации. Кавитационный запас».

Кавитацией наз. процесс нарушения сплошности потока жидкости, проходящей там, где местное давление понижается и достигает определенного критического значения. При этом наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. При этом наблюдается местное повышение скорости движения жидкости.

Попадая в область с давлением, выше критического, пузырьки разрушаются, это сопровождается гидравлическим ударом. Это приводит к разрушению поверхностей рабочих колес, или др. частей насоса.

Кавитацию можно обнаружить по характерному потрескиванию в области всасывания и вибрации насоса.

Кавитация сопровождается коррозией металла насоса под действием кислорода и др. газов, выделившихся в области пониженного давления.

Для безкавитационной работы насоса необходимо обеспечить условия, при которых давление на входе в насос p в было бы больше критического, т.е. больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости p п.

Для предотвращения явления кавитации необходимо, удельная энергия потока была достаточной для обеспечения скоростей и ускорений в потоке при входе в насос и преодоления местного давления до значений, ведущих к образованию кавитации.

Кавитационный запас-превышение удельной энергии потока над энергией, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости:

∆hкр = Э1-pn/ρ*q = p в /ρ * q + ν² в / 2q-pn/ρ * q ,

где pn – абсолютное давление на входе в насос.

∆h зависит от типа и конструкции насоса. Существует формула С.С. Руднева для определения критического кавитационного запаса:

∆hкр=10(n√Q / C кр)¹ ⅓

C кр –критический коэффициент кавитации

n-число оборотов насоса

Q- подача, м³/с.

Учитывая формулу ∆h, допустимая вакуумметрическая высота всасывания:

H в. доп. = (p a – p п)/ ρ * q - ∆h доп. или

H в. доп. = ha –h нп - ∆h доп

ha- напор, соответствующий давлению насыщенных паров жидкости, м. ст. жидкости.

hнп- напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости , м. ст. жидкости.

Допустимая высота всасывания:

H г.в.доп = ha – h н.п. - ∆h доп. - h п.н. или

H г.в.доп = H в. доп. - h п.н.

Для воды и сточной жидкости допустимая высота всасывания применительно к реальным условиям эксплуатации насоса вычисляется:

H в. доп. =H' в.доп. (p / ρ * q - 10) + 0,24 – h н.п.

Допустимая геометрическая высота всасывания:

H в. доп. =H' в.доп. (p / ρ * q - 10) + 0,24 – h н.п. - h п.н. или

H в. доп. = (p / ρ * q - 10) -∆h доп. - (h н.п.- 0,24) - h п.н.

где H' в.доп. – допустимая высота всасывания (по каталогу).

p / ρ * q – приведенная высота атмосферного давления, м. вод. Ст.

0,24 – значение h н.п. для воды при t=20°C(стр.34.), задачи (стр.35).

Контрольные вопросы:

1.Понятие высоты всасывания насосов и основные схемы установки

центробежных насосов.

2.Понятие о кавитации.

3.Меры предотвращения кавитации.

4.Зависимость кавитационного запаса от высоты всасывания насоса.