10.3 Допустимая геометрическая высота всасывания

Основной задачей при эксплуатации насосов является недопущение возможности возникновения кавитации в насосе. Достигается это правильным выбором геометрической высоты всасывания насоса Н_г.вс, то есть той высоты, на которую может быть поднят насос над уровнем перекачиваемой жидкости в расходной емкости. Расчетная схема для определения Н_г.вс приведенной на рисунке 10.7.

d_вс, l_вс

а

Н_г

Н_г.вс

Р_атм , t

Рисунок 10.7 – Расчетная схема для определения допустимой

геометрической высоты всасывания насоса

Предположим, что вода в резервуаре или водоеме находится при температуре t и атмосферном давлении Р_атм. Напишем условие начала кипения применительно к рассматриваемой задаче, выражая давления в виде напоров

Р_н.п /ρg = Р_атм /ρg - Н_г.вс - h_вс - h_кр - d_вс /2, (10.8)

где h_вс – потери напора во всасывающей лини трубопроводов до

насоса;

h_кр – критический кавитационный запас, м;

ρ – плотность перемещаемой среды (воды) при расчетной

температуре;

g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

d_вс – входной диметр рабочего колеса, обычно примерно равен

диаметру всасывающего патрубка насоса.

Критический кавитационный запас насоса – это минимально допустимое превышение напора перед насосом над напором насыщенных водяных паров. Он зависит от конструкции насоса и режима его работы и вычисляется по формуле

h_кр = 10 (n Q / С)^4/3, (10.9)

где n – скорость вращения рабочего колеса, об/мин;

Q – подача насоса, м³/с;

С – коэффициент кавитационной быстроходности, является

критерием подобия и зависит от конструкции насоса.

Коэффициент кавитационной быстроходности С для обычных насосов имеет значение 600-800, для специальных конденсатных насосов — до 3 000.

Различают h_кр1, при котором напор первого рабочего колеса насоса падает на 2 %, и h_кр2, при котором происходит полный кавитационный срыв работы насоса.

Учитывая, что необходимо гарантировать невозможность возникновения кавитации, критический кавитационный запас h_кр берут в расчетах с поправочным коэффициентом 1,15  1,2. Потери на всасывающей линии могут быть вычислены как для любого трубопровода по любой методике, например, по формуле h = (λ l /d +  ζ) ρw²/2 . С учетом этого получим окончательное выражение для расчета допустимой геометрической высоты всасывания:

Н_{г.вс.доп} = (Р_атм - Р_н.п )/ρg - h_вс – 1,2 h_кр - d_вс /2, (10.10)

Н_{г.вс.доп} = (Р_атм - Р_н.п)/ρg - (λ_всl_вс / d_вс +  ζ_вс) w²_вс / 2g –

- 12 (n Q / С)^4/3 - d_вс / 2 (10.11)

При высоких температурах воды в результате вычислений по формулам (10.10) и (10.11) можно получить отрицательное значение Н_{г.вс.доп}. Это означает, что насос нельзя не то что поднимать над уровнем жидкости, а его надо, наоборот, заглублять ниже уровня воды в резервуаре.