3.7.3. Оценка кавитационных качеств насосов

Кавитационные качества насосов могут быть оценены как расчетным путем, так и на основе данных, полученных экспериментально.

1. Кавитационные испытания насосов. Наиболее точные данные по оценке кавитационных качеств насоса и правильного выбора высоты всасывания могут быть получены при кавитационных испытаниях его на специальных стендах. Последние должны быть оборудованы устройствами, позволяющими изменять сопротивление на линиях нагнетания и всасывания, а также приборами для измерения подачи , напора , скорости вращения вала и потребляемой мощности .

Кавитационные испытания проводят при постоянной подаче для получения характеристики, которая показывает зависимость подачи, напора и КПД от вакуумметрической высоты всасывания или от избыточного напора всасывания .

Величиной вакуумметрической высоты всасывания удобно пользоваться для определения высоты всасывания при подаче жидкости из открытых резервуаров, при атмосферном давлении на свободной поверхности и при небольших температурах перекачиваемой жидкости. Так как для каждого насоса и режима его работы имеется максимальное значение , выше которого начинается кавитация, испытания заключаются в определении критической величины во всем диапазоне режимов работы данного насоса.

Д ля построения кавитационной характеристики насоса на графике по оси абсцисс откладывают или , а по оси ординат , , и в пределах измеренных величин (рис. 84). Затем по данным протокола наносят точки , , , полученные при различных значениях . В определенных границах изменения значения , и остаются неизменными. При некотором уменьшении появляются шумы и потрескивания, обусловленные началом местной кавитации. Изменение значений и при этом еще не наблюдается. Дальнейшее понижение или увеличение ведет к уменьшению значений , и , и усилению кавитационного шума, что, в конечном счете, приводит к срыву работы насоса.

Точно установить момент начала воздействия кавитации на параметры , и не представляется возможным. Поэтому за начало кавитации принимают то значение , при котором подача уменьшается на 1 %.

По значению согласно (3.19) определяют допустимую вакуумметрическую высоту всасывания , а по ней – .

Построив несколько кавитационных характеристик, при разных подачах, и определив для каждой подачи или , строят кривую , наносят ее на энергетическую характеристику насосов.

Характер снижения кривых при кавитационных испытаниях зависит от типа рабочего колеса, т. е. от . У лопастных колес с малыми значениями (до 100) кривые , и почти не изменяются при уменьшении давления на всасывании и резко падают при кавитационном срыве.

У лопастных колес с более высокими значениями =100−300 указанные кривые снижаются постепенно до тех пор, пока не будет достигнута точка кавитационного срыва. Для осевых насосов с нет отчетливо выраженной точки кавитационного срыва, имеется лишь постепенное снижение кривых и .

В насосах этого типа уменьшение наблюдается еще до заметного снижения кривой H. Поэтому уменьшение является более надежным критерием оценки приближения к условиям кавитации.

2. Оценка кавитационных качеств насосов. Для расчетной оценки кавитационных качеств насосов применяют две формулы.

Величину кавитационного коэффициента быстроходности, введенного проф. С. С. Рудневым, определяют по формуле

где – максимальное динамическое падение давления на входе в колесо.

В результате проверочных расчетов установлено, что для рабочих колес, в которых не приняты специальные меры для повышения кавитационных качеств, величина кавитационого коэффициента С = 800–900.

Задаваясь величиной, находим максимальное динамическое падение на входе в колесо по формуле

Тогда согласно зависимости (3.24)

Максимальное динамическое падение давления

,

где и – абсолютная и относительная скорости на средней линии тока вблизи кромки лопасти колеса; эмпирический коэффициент, равный 0,3−0,4.