16.3. Висота всмоктування

Всмоктування рідини насосом відбувається під дією різниці тисків у приймальній ємності р₀ та на вході в насос р_вс або під дією різниці напорів . Висота всмоктування може бути визначена з рівняння (1)

Беручи до уваги, що w₀≈0, отримаємо

.

Таким чином, висота всмоктування насоса збільшується зі зростанням тиску р₀ в приймальній ємності та зменшується зі збільшенням тиску р_вс, швидкості руху рідини w_вс та втрат напору h_вс у всмоктувальному трубопроводі.

Якщо рідина перекачується з відкритої ємності, тоді тиск р₀ дорівнює атмосферному р_а. Тиск на вході в насос повинен бути більшим за тиск р_t насиченої пари рідини, що перекачується, при температурі всмоктування, інакше в протилежному випадку рідина в насосі почне кипіти. При цьому в результаті інтенсивного виділення з рідини пари та розчинених в ній газів є можливим розривання потоку та зменшення висоти всмоктування до нуля. Отож

.

При перекачуванні з відкритих резервуарів висота всмоктування не може бути більше за висоту стовпа перекачувальної рідини, відповідного атмосферному тиску.

Кавітація виникає при високих швидкостях обертання робочих коліс відцентрових насосів та при перекачуванні гарячих рідин в умовах, коли відбувається інтенсивне пароутворення в рідині, що знаходиться в насосі. Бульбашки пари потрапляють разом з рідиною в область більш високих тисків, де миттєво конденсуються. Рідина стрімко заповнює порожнини, в яких знаходилася конденсована пара, що супроводжується гідравлічними ударами, шумом та трясінням насоса. Кавітація призводить до швидкого руйнування насоса за рахунок гідравлічних ударів та посилення корозії в період пароутворення. При кавітації продуктивність та напір насоса різко зменшуються.

Явище кавітації призводить до зменшення допустимої вакуумметричної висоти всмоктування, під якою розуміють різницю тисків у приймальній ємності та у всмоктую чому патрубку насоса, що виражена у м стовпа перекачувальної рідини . Значення Н_вак можна визначити з рівняння (1), нехтуючи величиною w₀. Для того, щоб запобігти виникненню кавітації при роботі насоса, допустиме значення вакуум метричної висоти всмоктування (Н_вак’) приймають, віднімаючи від Н_вак, знайдену з рівняння (1), деяку висоту, що називається кавітаційним запасом (Δh_k, м). Таким чином

,

при чому значення Δh_k (або Н_вак) наводять в каталогах насосів при р=1 кгс/см² та t=20 ⁰С.

Практично висота всмоктування насосів при перекачуванні рідини не перевищує наступних значень: t=10 ⁰С – 6 м, t=20 ⁰С – 5м, t=30 ⁰С – 4 м, t=40 ⁰С – 3 м, t=50 ⁰С – 2 м, t=60 ⁰С – 1м, t=65 ⁰С – 0 м.

17. Основи теорії відцентрових насосів.

17.1. Схема одноступінчастого відцентрового насоса

У відцентрових насосах всмоктування та нагнітання рідини відбувається рівномірно та безперервно під дією відцентрової сили, що виникає при обертанні робочого колеса з лопатками, розміщеного у спіралеподібному корпусі.

В одноступеневому відцентровому насосі (рис. 33) рідина із всмоктуючого трубопроводу 1 надходить вздовж осі робочого колеса 2 в корпус 3 насоса й, потрапляє на лопатки 4, де набуває обертального руху. Відцентрова сила відштовхує рідину в канал змінного перетину між корпусом та робочим колесом, в якому швидкість рідини зменшується до значення, рівного швидкості в нагнітальному трубопроводі 5. При цьому, як витікає з рівняння Бернуллі, відбувається перетворення кінетичної енергії потоку рідини в статичний напір, що забезпечує підвищення тиску. На вході в колесо створюється знижений тиск, і рідина з приймальної ємності безперервно надходить в насос.

Тиск, що створюється відцентровим насосом, залежить від швидкості обертання робочого колеса. Внаслідок значних зазорів між колесом та корпусом насоса розрідження, що виникає при обертанні колеса, є недостатнім для підйому рідини по всмоктуючому трубопроводу, якщо він та корпус не залиті рідиною. Тому відцентровий насос перед пуском заливають перекачувальною рідиною. Щоб рідина не виливалася з насоса та всмоктую чого трубопроводу при заливці насоса або при його нетривалих зупинках, на кінці всмоктую чого трубопроводу, зануреного в рідину, встановлюють зворотний клапан.

Напір одноступеневих відцентрових насосів обмежений (не перевищує 50 м). Для створення більш високих напорів застосовують багатоступінчасті насоси, що мають декілька робочих коліс в загальному корпусі, розташованих на одному валу.