Допустима висота всмоктування і кавітація - студопедія

При роботі насоса різниця тисків в приймальному резервуарі і в корпусі насоса повинна бути достатньою, щоб подолати тиск стовпа рідини і гідравлічні опору у всмоктуючому трубопроводі, тому розрахунок і проектування всмоктуючої лінії являють собою одну з найбільш відповідальних завдань при проектуванні насосної установки.

Вертикальна відстань від рівня рідини в приймальному резервуарі до центру робочого колеса насоса називають геометричною висотою всмоктування hвс. Для знаходження допустимої геометричної висоти всмоктування запишемо рівняння Бернуллі. Для перетинів О-О і 1-1 (рис. А):

де Shs - сума втрат напору у всмоктуючому трубопроводі.

З огляду на, що z1- z0 = hвс. а також те, що Vo = 0 (приймальний резервуар досить великих розмірів), отримаємо

Якщо тиск P1 опуститься до тиску насичення пари рідини Ps при даній температурі, то настане кавітація.

Кавітація в перекладі на українську мову означає пустотообразованіе. Явище кавітації являє собою процес порушення цілісності течії рідини, який відбувається там, де тиск, знижуючи, досягає тиску насичених парів рідини. Цей процес супроводжується утворенням великої кількості бульбашок, наповнених парами рідини і газами, що виділилися з неї. Перебуваючи в області зниженого тиску, бульбашки об'єднуються, перетворюючись у великі бульбашки каверни. Потоком рідини каверни зносяться в область підвищеного тиску, де руйнуються внаслідок конденсації заповнює їх пара. У центрі кожної каверни відбувається зіткнення частинок рідини, що викликає гідравлічні удари. Дослідами встановлено, що, коли бульбашки лопаються, підвищуються місцеве тиск і місцева температура.

При цьому місцеве тиск досягає значень, великих 100 МПа, що супроводжується утворенням позитивно і негативно заряджених частинок іонів.

Це явище призводить до руйнування робочих органів насоса. Тому кавітація в насосах неприпустима. Особливо швидко руйнуються алюміній і механічно оброблений чавун, а найбільш стійкою виявляється володіє великою в'язкістю нержавіюча сталь. При шліфування та полірування стійкість металів проти кавитационного руйнування підвищується. Застосування стійких щодо кавитационного руйнування матеріалів дозволяє нетривалий час працювати в умовах місцевої кавітації.

Першою і головною умовою усунення кавітації є правильне призначення допустимої висоти всмоктування.

Практично тиск на вході в насос вибирають дещо більше, ніж тиск насичення пари, т. Е.

де DRзап - запас тиску, який убезпечить від настання кавітації.

кавітаційний запас напору,

З формули видно, що для збільшення геометричній висоти всмоктування необхідно зменшувати втрати у всмоктуючому трубопроводі, швидкість при вході в насос і тиск насичення пари. У зв'язку з цим всмоктувальну лінію насоса роблять можливо коротше, великого діаметра, з мінімумом перегинів і місцевих опорів. Знизити значення Рs в більшості випадків неможливо, так як воно визначається тільки температурою рідини, що перекачується. Однак якщо представляється така можливість, то цю температуру необхідно зменшити.

Максимальна геометрична висота всмоктування насосів не може бути більше Рат / pg, що для води становить 10 м. Висота всмоктування відцентрових насосів зазвичай не перевищує б. 7 м. Якщо за розрахунком виходить hвс <0, то насос необходимо ставить ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (затопленный насос). Так как

де Нвак - вакуумметричний висота всмоктування,

то можна записати

Отже, вакуумметричний висота всмоктування складається з геометричної висоти всмоктування hвс, втрат напору Shs у всмоктуючому трубопроводі і швидкісного напору при вході в насос v 2 1 / 2g.

Допустима вакуумметричного висота всмоктування завжди менше висоти на кавітаційний запас, т. Е.

У каталогах і паспортах насосів призводять допустиму вакуумметричний висоту або допустимий кавітаційний запас.

знаходимо геометричну висоту всмоктування насоса: