2.4 Геометрическая высота всасывания. Кавитация в насосах.

Рисунок 2.3 – Схема линии всасывания насосной установки с центробежным насосом

К – колодец водоразборный; ЛВ – линия всасывания; М – манометр; МВ – моновакууметр; НА – насосный агрегат; Ф – фильтр сетчатый.

Под действием разности давлений р_Ана свободной поверхности в и у входа на лопатки рабочего колеса насоса происходит всасывание жидкости. Существующий перепад давлений расходуется на: 1) поднятие жидкости на геометрическую высоту всасывания Н, равную расстоянию по вертикали от свободной поверхности жидкости до центра насоса; 2) Преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающей линии ; 3) на создание скоростного напора во всасывающем трубопроводе . Таким образом:

(2.13)

где - давление и скорость во входном патрубке насоса;

Величина создаваемого вакуума зависит от типа и конструкции насоса. В свою очередь, вакуум выраженный через напор, представляет собой высоту (глубину) всасывания насоса.

Теоретически (при полном вакууме в насосе) высота всасывания для воды при нормальном атмосферном давлении равном 1 атм =101,32 Па составляет 10,33 м. различают геометрическую и допустимую вакуметрические высоты всасывания. У лучших современных конструкций насосов вакуметрическая высота всасывания достигает 8,5 м вд.ст.

Геометрической высотой всасывания считают разность высот между нулевой отметкой или осью рабочего колеса насоса и свободной поверхностью жидкости в источнике или резервуаре, из которого она перекачивается. Она несколько меньше вакууметрической высоты из-за потерь напора во всасывающей линии и требуемого запаса.

Создание разряжения в центральной части насоса способствует понижению температуры кипения перекачиваемой жидкости, и как следствие, ее испарению и выделению растворенных газов. Образовавшийся парожидкостной поток увлекается в зону рабочего колеса с более высоким давлением. При этом пузырьки пара конденсируются, объем их снижается, а на их место устремляются новые объемы жидкости, создавая при этом множество местных гидравлических ударов, приводящих к повреждению насоса. Представленное явление носит название кавитация. Она сопровождается шумом, треском, производительность установки падает.

Запас в высоте всасывания насоса называется кавитационным запасом и представляет собой разность между полным напором жидкости во входном патрубке насоса и давлением насыщенных паров при температуре, перекачиваемойсреды.

(2.14)

Здесь давление насыщенных паров жидкости при данной температуре.

Значение кавитационного запаса, при котором начинается кавитация в насосе, называется критическим или минимально допустимым кавитационным запасом и обозначается Эта величина будет тем больше, чем больше подача насоса и частота вращения его рабочего колеса и может быть определена по формуле С.С. Руднева:

(2.15)

гдеС=800-1000 - кавитационный коэффициент быстроходности насоса;

n – частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин;

V_C –подача насоса, .

Формула С.С. Руднева позволяет находить минимально допустимое абсолютное давление р₁ перед входом в насос при заданных V_C и n или максимальную производительность насоса при заданных р₁