4.3.2. Высота всасывания

Знание высоты всасывания Н_вс необходимо для правильного выбора места монтажа насоса. Величина Н_вс не может быть назначена произвольно без предварительного ее расчета, так как она подвержена влиянию целого ряда факторов. Действительно, из уравннения Бернулли (4.1) следует, что

. (4.8)

Принимая во внимание, что можно принять W₀  0, получим

.

Таким образом, высота всасывания увеличивается с возрастанием давления р₀ в приемной емкости и уменьшается с увеличением давления р_вс, скорости жидкости W_вс и потерь напора h_п.вс во всасывающем трубопроводе. Если жидкость перекачивается из открытой емкости, то давление р₀ равно атмосферному р_атм. Допустим, что перекачиваемой жидкостью является вода с плотностью  = 1000 кг/м³, а атмосферное давление составляет р_атм = 760 мм рт.ст. Тогда, считая, что во всасывающем патрубке насоса существует полное разряжение (р_вс = 0) и W²_вс/2g = h_п.вс = 0, получим из последней формулы максимально возможную высоту всасывания: Н_вс = р_атм /g = (760∙133)/ /(1000∙9,81) = 10,3 м. В действительности Н_вс всегда меньше, чем 10,3 м, так как W²_вс/2g > 0 и h_п.вс > 0. Кроме того, атмосферное давление рсходуется не только на преодоление сопротивления h_п.вс и инерции поднимаемой жидкости W²_вс/2g, но и на преодоление давления р_t насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре всасывания. Следует иметь в виду, что чем выше температура перекачивамой жидкости, тем больше давление р_t и меньше высота всасывания Н_вс. Ниже приведены данные для воды, подтверждающие этот факт (см. табл. 4.1). Из таблицы видно, что при температуре 65С и выше невозможно поднять воду в насос за счет силы атмосферного давления. В этом случае необходимо подводить воду к насосу самотеком или под избыточным давлением.

Таблица 4.1

Температура воды,С	10	20	30	40	50	60	65
Давление насыщенного пара, м вод.ст.	0,12	0,24	0,43	0,75	1,25	2,02	2,50
Действительная высота всасывания, м	6	5	4	3	2	1	0

Для устойчивой работы насоса давление в его всасывающем патрубке должно быть больше давления насыщенного пара жидкости при температуре всасывания (р_вс > р_t), так как в противном случае жидкость в насосе начнет кипеть. При этом в результате интенсивного выделения из жидкости паров и растворенных в ней газов возможен разрыв потока и уменьшение высоты всасывания до нуля.

На допустимую высоту всасывания оказывает влияние явление кавитации, учет которого возможен пока только экспериментальным исследованием работы насосов. Кавитация является частным случаем кипения жидкости, который возникает при высоких скоростях вращения рабочих колес центробежных насосов и при перекачивании горячих жидкостей вследствии местных понижений давления до давления насыщенного пара. Пузырьки пара, образовавшиеся при таком локальном вскипании жидкости, попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются. Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счет гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются. Кавитация делает необходимым уменьшение допустимой высоты всасывания на величину кавитационного запаса h_к. Величину h_к при выборе насоса находят по графикам из каталогов насосов в зависимости от их производительности. Для определения безкавитационного режима работы насоса в литературе имеются и специальные эмпирические формулы нахождения кавитационного запаса.