книги из ГПНТБ / Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели)

переданная насосом жидкости, проходящей через напорный патрубок,

N „ = f W = Ж . ( л л ) - ^ . к&п •, ( I . I 5 )

- гидравлическая мощность насоса - мощность, отдавае­ мая двигателем в с е й ж и д к о с т и , находящейся во взаимодействии с рабочим органом насоса

^ « ^ м . » * ; C i - i a ;

- мощность на валу насоса (входная^ - мощность, затра­ чиваемая двигателем насосного агрегата на привод насоса, М=МЬ Х (рис. 1.5, 1.6);

- гидравлическая (теоретическая) мощность

^ р ' ^ ^ ' У кВт' (1"20)

- выходная (полезная, эффективная) мощность, которая используется на штоке или на валу гидродвигателя - Мд.^ы*^

- полный к. п. д. гидродвигателя

30

от ряда условий, из которых наиболее важными являются усло­ вия общего характера: заданная степень экономичности, весо­ вые и габаритные показатели, услоЕ.;я прочности рабочего

двигателя, допустимая по условиям кавитации высота всасыва­ ния; для гидропроводов - заданная скорость движения выход­

тальной оси напорного патрубка (у одноступенчатых вертикаль­ ных насосов);

б) рабочая (текущая) вакуумметрическая высота всасы­ вания насоса Нщквысота всасывания, которая получается во время нормальной работы насоса и определяется по показа­

Величина Н4 а к представляет собой затрату некоторой части напора насоса Н для преодоления всех сопротивлений при движении жидкости во всасывающем трубопроводе. Иначе говоря, Н В я к представляет собой удельную энергию, которую сообщает

32

Подпор необходим для предупреждения кавитации у насос­

§ 1.4. Кавитация и допустимая высота всасывания насоса

I . Причины, виды и следствия кавитации. Кавитацией называется процесс образования в зоне (области) минимально­ го давления жидкости парогазовых каверн (полостей, пузырей) с последующим их уничтожением (захлопыванием). Процесс кавитации представляет собой сложный комплекс явлений - зарождение каверн, их рост, деление и слияние, перемещение, смыкание (захлопывание, уничтожение), что сопровождается ударами частиц жидкости о стенки канала, электрохимическим взаимодействием жидкости с металлом стенок и т. п. Сложность явлений кавитации породила к настоящему времени около двад-

34

и т . п. Опытами отмечено, что появление кавитации в значи­ тельной мере зависит от растворенных газов, твердых частиц, микроорганизмов и т. п. в жидкости, что принято называть зародышами кавитации, около которых начинается формирование кавитационных каверн. Растворимость газов увеличивается с увеличением давления и зависит О11 рода жидкости. Так,

например, при температуре 20°С растворимость воздуха б керо­ сине, индустриальном масле и жидкости АМГ-10 больше, чем в воде соответственно в 12;7 и 10 раз.

Различное сочетание всех отмеченных условий и свойств жидкостей по разному влияет на визуально наблюдаемые ^ормы кавитационных каверн и на величину давления, при которое они появляются и исчезают. Поэтому существуют многочислен­ ные названия разных и даже одних и тех же видов кавитации. По концентрации в кавернах паров жидкости и газов решением Международного симпозиума по кавитации ( г . Лондон, 1956 г.) принято различать два основных вида кавитации: паровую, при которой газы, растворенные в жидкости, выполняют роль зародышей кавитации, а каверна состоит из паров жидкости

при давлении р п , равном давлению парообразования; и газовую, когда значительная часть каверны состоит из газов при неко­ тором минимальном давлении, но большем давления парообразо­ вания жидкости.

По форме кавитационных каверн различают следующие виды кавитации:

-пузырчатую, когда парогазовые каверны находятся в неравновесном механическом и термодинамическом состоянии;

-облачную, когда в каверне имеются периодически пульсирующие системы каверн и капель жидкости в дисперсном состоянии; каверны имеют небольшую протяженность в потоке жидкости и большие поперечные размеры;

-суперкавитацию, при которой образуется четкая грани­ ца раздела между жидкостью и паром (слоем каверн); при этой кавитации возможна-эксплуатация лопастных машин, так как каверны уничтожаются (замыкаются) за лопастями.

36

По форме каналов и тел^с которыми взаимодействует

через щели (узкие отверстия).

По влиянию на эксплуатационные параметры гидромашины или гидросистемы кавитацию делят на два , вида:

1)местную (частичную), когда нет интенсивного образования каверн и явление кавитации не влияет на эксплуа­ тационные параметры, а проявляется только через эрозию;

2)общую (полную), когда каверны заполняют значитель­

порно-регулирующей арматуры, где жидкость движется с боль­ шой скоростью, и возможно уменьшение ее давления вследствие влияния местных сопротивлений или других причин. К гидро­ двигателям жидкость подается под большим избыточным давле­ нием, которое не уменьшается до упругости паров, поэтому у них кавитации не бывает.

37

2 . Уравнения кавитации, кавитационные характеристики и допустимая вакуумметрическая высота всасывания насосов. В корабельных условиях в качестве капельных жидкостей исполь­ зуются вода и нефтепродукты. В этих жидкостях содержится воздух в растворенном (дисперсном) и нерастворенном видах. Нерастворенный воздух присутствует в жидкости в виде механи­ ческой смеси (суспензии воздуха в жидкости), что уменьшает прочность жидкости и способствует газовой кавитации. Пере­ мешивание, взбалтывание и неплотности во всасывающих маги­ стралях способствуют насыщению жидкости воздухом, содержа­ ние которого по объему может достигать 20%.

Опыты показываютt что в маслах для гидроприводов, насыщенных воздухом, его пузырьки (каверны), появляются в

затруднительно получать уравнения для кавитации. Влияние воздуха (газов) и изменяющихся физико-химических констант жидкости на начало кавитации приходится учитывать опытными коэффициентами, так называемыми коэффициентами запаса про­ тив кавитации.

Рассмотрим термодинамические условия возникновения ка­ витации в деаэрированной жидкости. Предположим, что в каком-

1 Сб.Гидравлические машины и гидродвигатели. Изд."Техни­ ка", Киев, 1965, W I .

о

Академия Наук СССР. Развитие гидродинамической теории смазки. Изд. "Наука", 1970.

38

инасыщенного пара;

Др = р п - р ь - разность между давлением парообразования

при температуре Т в и давлением паро­ образования при температуре Т п в сечении

В уравнении Клапейрона-Клаузиуса правая часть есть существенно положительная величина, поэтому и левая должна быть положительной. На термодинамической диаграмме 5 - Т (энтропия - абсолютная температура) видим, что с уменьшени­

ем р уменьшается и Т, т. е. Др и ДТ имеют отрицаДь

Однако присутствие воздуха (газов) в жидкости вызывает