Кавитация в шнеке

Шнек определяет антикавитационные качества всего шнеко-центробежного насоса. При каком давлении на входе в шнек начинается срывной режим, при таком давлении начинается срывной режим работы и всего ШЦБН.

Рассмотрим поэтому срывной режим работы шнека. Изобразим решетку шнека постоянного шага на среднем диаметре.

На кавитационном режиме с нерабочей стороны лопатки образуется присоединенная парогазовая каверна длиной . В область за каверной подсасывается жидкость, и на длине следа давление в межлопаточном канале повышается, вихревой след исчезает. Если давление на входе в шнек уменьшить, то суммарная длина каверны и следа (+) увеличивается и при некотором значении будет равна длине лопатки (+= b). Основной поток полностью оторвется от лопатки и наступит суперкавитационный режим работы шнека и, следовательно, всего насоса. Отметим, что по статическому давлению срывной и суперкавитационный режимы практически совпадают.

Для определения давления на срывном режиме рассмотрим схему течения жидкости на предсуперкавитационном режиме.

В сечении к–к самое узкое место межлопаточного канала

На входе в шнек: давление ,

Сечение к–к: давление , .

Запишем уравнение энергии в механической форме в относительном движении:

на участке сеч. 1–1 – сеч к–к:

.

Так как , то

;

;

.

Обозначим , (1)

где – коэффициент кавитации на срывном режиме.

Здесь: – статическое давление на входе в шнек, при котором происходит срыв режима работы насоса.

Чем ниже , тем меньше , тем лучше антикавитационные качества насоса.

. (2)

Здесь – наибольшая скорость в относительном движении в колесе насоса;

– удельные гидравлические потери на участке от входа в шнек до сечения к–к, в котором скорость потока равна (т.е. максимальна в относительном движении).

Из (2) очевидно, что зависит от разгона потока в относительном движении до наибольшей скорости и от гидравлических потерь. Антикавитационные качества насоса будут лучше, если разгон потока в относительном движении будет меньше, и если относительные потери тоже будут меньше .

обычно определяется экспериментально. Если известен коэффициент, то можно определить давление на входе.

Из (1)

;

.

Вспомним, что кавитация возникает в насосах при давлении на входе, большем . Это происходит потому, что внутри насоса есть участки, где возникают относительные разряжения. Они возникают при больших положительных углах атаки, больших углах изгиба профиля, малой густоте решеток, т.е. определяются геометрией элементов насоса. Поэтому надо стремиться так спроектировать насос, чтобы давление было как можно ближе к давлению парообразования, т.е. надо стремиться, чтобы коэффициент кавитации на срывном режиме был как можно меньше.

Дата добавления: 2014-01-14