Допустимая высота всасывания

Понятие о кавитации. Причины ее возникновения и меры предупреждения

КАВИТАЦИЯ В ЛОПАСТНЫХ НАСОСАХ

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности потока жидкости, который начинается на тех участках, где давление понижается до критического (давления парообразования) и заканчивается на участках с давлением больше критического. В местах пониженного давления жидкость закипает, в результате чего образуются пузырьки газа, выделяющегося из воды. Эти пузырьки, попадая в зону повышенного давления, схлопываются, частицы жидкости устремляются в микропустоты и, сталкиваясь друг с другом, вызывают локальные гидроудары. Газ снова растворяется в воде, а частицы жидкости, заполняя микропустоты, находящиеся у стенок проточной части насоса, ударяют по металлу, что приводит к его разрушению. Таким образом, явление кавитации отрицательно сказывается на работе насоса, делая ее неустойчивой и разрушая насосную установку.

Кавитация может быть профильной, возникающей из-за неверно очерченного профиля проточной части, щелевой, возникающей из-за конструктивных недоработок, и шероховатой, котораявозникает из-за чрезмерной шероховатости стенок проточной части насоса. За этим следят проектировщики и завод - изготовитель.

При эксплуатации насосов возникновение кавитации возможно по следующим причинам:

1) завышенная высота всасывания, т.е. насос установлен на большом удалении от воды;

2) низкое атмосферное давление на поверхности воды;

3) высокая температура перекачиваемой жидкости;

4) большие сопротивления во всасывающей трубе из-за неверно подобранного ее диаметра или из-за большой длины и местных сопротивлений;

5) негерметичность всасывающей линии.

Основная мера предупреждения кавитации - правильный выбор геометрической высоты всасывания.

Дополнительные меры: увеличение давления на поверхности воды в нижнем бьефе, понижение температуры жидкости, уменьшение длины всасывающих труб и т.д.

Это такая высота установки насоса относительно уровня воды в нижнем бьефе, по превышении которой возникает кавитация. Следовательно, насос необходимо устанавливать с геометрической высотой всасывания, которая должна быть меньше допустимой, т.е.

h_в < h_в^доп. (5.1)

Ранее была получена формула для вакуумметрической высоты всасывания:

Н_вак = Н_в.п. + V_в²/ 2g. (5.2)

Здесь Н_в.п=h_в + h_т.в., (5.3) где Н_в.п. - приведенная геометрическая высота всасывания,

h_в - геометрическая высота всасывания, h_т.в. - потери напора во всасывающем трубопроводе, V_в - скорость во всасывающем трубопроводе.

Из формулы (5.2) выразим Н_в.п.

Н_в.п. = Н_вак - V_в² / 2g и введем в полученное выражение поправки, учитывающие условия работы насоса (температуру воды, давление на ее поверхности). Получим допустимую приведенную геометрическую высоту всасывания

Н_в.п.^доп = Н_вак^доп - V_в²/2g - h_п.ж.- (Н_а - Н_б). (5.4)

В полученном выражении: Н_вак^доп - допустимое вакуумметрическое давление, после которого наступает кавитация при температуре 18^оС. Определяется на основании кавитационных испытаний насоса; h_п.ж. - давление в мм рт. столба, после которого жидкость при данной температуре закипает, т.е.

h_п.ж.=(t^oC); Н_а и Н_б - нормальное атмосферное и фактическое барометрическое давление на поверхности воды.

Если в формулу (5.3) подставить значение Н_в.п^доп и выразить из нее h_в, то получим формулу, по которой определяется допустимая геометрическая высота всасывания, т.е.

h_в^доп= Н_в.п.^доп - h_т.в.. (5.5)

Здесь приведенная допустимая вакуумметрическая высота всасывания Н_в.п^доп определяется по формуле (5.4), в которой необходимо знать Н_вак^доп, а последняя определяется на основе кавитационных испытаний. В случае их отсутствия Н_в.п.^доп определяется по формуле Тома:

Н_в.п.^доп = Н_а -h_п.ж.+V_в²/2g - sН,

где sН - кавитационный запас, Н - напор насоса,

s-коэффициент кавитации, определяемый по формуле Руднева:

для насосов с односторонним входом s = 216 n_s^4/3/10⁶;

для насосов с двухсторонним входом s = 136 n_s^4/3/10⁶.

Все эти рекомендации применимы как для центробежных, так и для осевых насосов. Однако в последнее время в практику внедряется несколько другой способ расчета допустимой высоты всасывания, который будет рассмотрен ниже.

Дата добавления: 2015-07-02