Высота всасывания и явление кавитации

Необходимо различать вакуумметрическую высоту всасывания , характеризующую степень разрежения, возникающего у входа в насос, и геометрическую высоту всасывания , которая определяет высоту установки оси насоса над уровнем жидкости.

Вакуумметрическая высота всасывания зависит от атмосферного давления, температуры и удельного веса перекачиваемой жидкости, величины потерь напора во  всасывающей линии насоса, конструктивных особенностей и др. Обычно допускаемая  указана в каталогах насосов.

Связь между вакуумметрической и геометрической высотами всасывания может быть установлена из уравнения Бернулли, составленного для сечений  и  относительно  плоскости  сравнения .

Считая, что давление по поверхности жидкости равно атмосферному, а скорость течения в водоеме равна нулю, получим  из формулы (99) следует, что геометрическая высота всасывания меньше вакуумметрической на величину скоростного напора и потерь напора во всасывающем трубопроводе. С увеличением подачи насоса максимально допустимая высота всасывания уменьшается. Определяя высоту всасывания, необходимо иметь в виду, что при понижении давления  во всасывающем трубопроводе может происходить парообразование и нормальная работа насоса будет нарушена. Поэтому минимальное давление в насосе должно быть выше давления парообразования жидкости, причем давление паров воды сильно увеличивается с повышением ее температуры.

Чем выше температура воды, тем меньше высота всасывания, и практически при 70° с забор воды становится невозможен. Обычно геометрическая высота всасывания для центробежных насосов составляет не более 5-7 м и лишь для некоторых типов насосов она доходит до 7,5-8 м.

Кавитация в насосе возникает из-за чрезмерного падения давления во всасывающей части насоса. Понижение давления происходит по ряду причин, основными из которых являются:

Чрезмерная высота всасывания;

Высокая температура перекачиваемой жидкости;

Низкое атмосферное давление.

Явление кавитации заключается в том, что выделяющиеся из жидкости пузырьки пара увлекаются потоком и, попадая в область повышенного давления, мгновенно конденсируются, в результате чего происходит местное повышение давления. Кавитация сопровождается характерным шумом и треском, понижением напора и к. П. Д. Насоса, иногда наблюдается вибрация насоса. Особенно быстро при этом разрушается чугун, более стойкими металлами являются бронза и нержавеющая сталь. Поэтому кавитация при работе насоса недопустима, а высота всасывания должна быть такой, при которой возникновение кавитации невозможно.

Гидравлический удар в трубах и пожарных рукавах

Гидравлическим ударом называется изменение давления в жидкости, вызываемое разким изменением скорости движения. Явление гидравлического удара обусловлено инерцией массы жидкости, заключенной в трубопроводе, скорость которой изменяется во времени. Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах впервые было выполнено н. Е. Жуковским.

Рассмотрим явления, происходящие в жидкости при внезапной остановке ее движения. Если в трубе с быстро закрывающимся краном  при установившемся движении жидкость обладала некоторой скоростью v, го при внезапном закрытии крана она остановится. При этом, если бы жидкость была абсолютно несжимаема, а труба абсолютно жесткой, недеформируемой, то жидкость остановилась бы по всей трубе мгновенно. В действительности же вследствие некоторого сжатия жидкости и деформации стенок трубы жидкость останавливается постепенно; сначала останавливается слой, расположенный непосредственно у крана, затем следующий и т. Д. Неустановившиеся же слои жидкости будут продолжать первоначальное движение со скоростью v. В остановившемся слое давление будет выше первоначального на величину .

Водохранилища (пруды) устраивают в речных долинах и балках, перегороженных плотинами. Основным сооружением водохранилища (пруда) является плотина. Плотины бывают различной конструкции. Для водоснабжения поселков и сельских местностей устраивают земляные плотины, которые по способу пропуска весеннего половодья и паводков подразделяются на глухие с трубчатыми водосбросами вне тела или в теле плотины и на земляные водосливные со сливом воды через гребень плотины по всей длине или части ее (через затворы-щиты).

Как в глухих, так и водосливных плотинах для снижения уровня фильтрующих вод и их отвода устраивают дренажи  трубчатые или в виде призмы на каменной наброске, а также вертикальные дренажи подобно шахтному колодцу. В качестве строительного материала для земляной плотины применяют слабофильтрующий грунт суглинок и др. Грунт плотно утрамбовывают. Верховой откос защищают от волн  мощением.

Простейшие плотины высотой 2-3 м строят из местных материалов, дерева , камня или сочетания различных материалов со сбросом воды через гребень.