Лабораторная работа № 12

1. Наименование работы:

«СНЯТИЕ КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРОБЕЖНОГО

НАСОСА»

2. Некоторые сведения из теории:

При понижении давления, в каком – либо сечении потока жидкости до давления насыщенного пара происходит нарушение сплошности потока. Образующиеся пустоты переносятся движущейся жидкостью в зону высокого давления, где происходит их захлопывание. Описанное явление в гидромеханике носит название кавитации. В гидромашинах кавитация сопровождается рядом нежелательных явлений: ухудшением энергетических характеристик, кавитационными разрушениями элементов проточной части (эрозией), шумом и вибрациями. Работа гидромашины в кавитационном режиме крайне нежелательна.

Для изучения кавитационных качеств гидромашины производят ее кавитационные испытания. Цель таких испытаний – получение кавитационных характеристик. Кавитационные характеристики центробежного насоса представляют собой зависимости напора Н, эффективной мощности N_эф и коэффициента полезного действия  насоса от кавитационного запаса при постоянном числе оборотов и производительности. Кавитационным запасом h называется превышение полного напора жидкости на входном патрубке насоса над упругостью ее паров

. (1)

При больших значениях кавитация в насосе отсутствует, и величины Н, N_эф , и от кавитационного запаса не зависят. При уменьшении до определенного значения в лопастной системе рабочего колеса возникает кавитация, которая приводит к уменьшению напора, мощности и к.п.д.. Значение , соответствующее этому критическому режиму, называется критическим кавитационным запасом _кр . При дальнейшем уменьшении кавитационного запаса ( < _кр) интенсивное развитие кавитации вызывает срыв энергетических характеристик. Примерный вид кавитационных характеристик центробежного насоса представлен на рис.23.

Рис 23

Из формулы (1) следует, что уменьшение кавитационного запаса может быть достигнуто уменьшением давления во всасывающей трубе p₁. Из уравнения Бернулли, составленного для уровня воды в баке и входа в насос, величина p₁ может быть определена следующим образом:

, (2)

где p_o - давление на свободной поверхности воды в баке (в данной установке p_o=p_атм);

Н_вс - высота всасывания насоса (расстояние от уровня воды в баке до оси насоса);

h_п - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Из формулы (2) следует, что уменьшение давления p₁ может быть достигнуто различными путями (уменьшением p_o, увеличением Н_вс или h_п). В данной установке уменьшение давления во всасывающем трубопроводе, а, следовательно, и кавитационного запаса, производится увеличением потерь во всасывающем трубопроводе путем частичного закрытия задвижки (12) (рис.22).

Для того чтобы исключить ухудшение энергетических характеристик насоса вследствие кавитации, в практике назначают небольшое превышение допустимого кавитационного запаса над критическим:

h_доп = (1,11,3) h_кр . (3)

По определенному в результате кавитационных испытаний значение , можно найти для данной насосной установки допустимую высоту всасывания:

. (4)

Для исключения развитых кавитационных явлений на данном режиме работы высота всасывания насоса должна быть меньше допустимой.

3. Описание экспериментальной установки

Снятие кавитационных характеристик центробежного насоса производится на той же экспериментальной установке, что и снятие энергетических характеристик (рис.22).

4. Порядок проведения работы

После включения насоса прикрытием задвижки (6) на напорном трубопроводе устанавливается определенный расход воды. В процессе испытания при постоянном числе оборотов этот расход необходимо поддерживать неизменным. Первый исследуемый режим соответствует полностью открытой задвижке на всасывающем трубопроводе (12). При этом снимаются показания дифманометра, вакуумметра, манометра, ваттметра.

Прикрывая частично задвижку (12) на всасывающем трубопроводе и одновременно открывая задвижку (6), добиваются того, чтобы величина вакуума возросла на 0,05 кг/см², но при этом производительность насоса осталась бы неизменной. После этого делают вторую запись показания приборов. Такие измерения проводят при нескольких (6-7) значениях вакуума во всасывающем трубопроводе.

Далее устанавливается другой расход воды, и проводятся аналогичные измерения при тех же (или близких к ним) значениях вакуума во всасывающем трубопроводе.