Кавитационный запас

В лопастных насосах паровая кавитация возникает на лопатке рабочего колеса обычно вблизи её входной кромки. Давление здесь значительно ниже давления во всасывающем патрубке насоса из-за местного возрастания скорости при натекании на лопатку и из-за гидравлических потерь в подводе.

Напишем уравнение Бернулли для потока жидкости от свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре до входа в насос, т.е. для сечений 0-0и 1-1 (рис. 1); за плоскость сравнения примем свободную поверхность жидкости в приемном резервуаре:

, (1)

где h _вс– высота всасывания;

p ₁ – давление во всасывающем

трубопроводе на входе в насос;

v ₁– скорость жидкости во всасывающем

трубопроводе;

∑ h _п,0-1 –гидравлические потери во

всасывающем трубопроводе;

po – давление на свободной поверхности

в приемном резервуаре.

Отсюда, считая α₁=1

, (2)

Таким образом, давление у входа в насос ограничено давлением на свободной поверхности жидкости и тем меньше, чем больше высота всасывания, подача и гидравлические потери во всасывающем трубопроводе.

При некотором давлении p ₁ давление p _л на лопатке рабочего колеса меньше давления насыщения пара жидкости, т.е. p _л <p _{н.п .}, возникает кавитация.

Назовём кавитационным запасом превышение полного напора жидкости во всасывающем трубопроводе у входа в насос над напором, соответствующим давлением насыщенного пара, т.е.

(3)

где Δ h – кавитационный запас;

p ₁– абсолютное давление на входе в насос;

p _{н.п .} – абсолютное давление насыщенного пара.

Значение кавитационного запаса, при котором возникает кавитация в насосе, называется критическим кавитационным запасом – Δ h _{кр .}.

Для определения крити-ческого кавитационного запаса производят кавитационные испы-тания насоса при постоянной частоте вращения рабочего колеса и подаче, в результате которых для каждого режима работы насоса получают кавитационную характеристику (рис. 2). При больших кавитационных запасах кавитационные явления отсутствуют, и напор и мощность от кавитационного запаса не зависят. Режим, при котором начинается падение напора и мощности насоса, называют первым критическим режимом. Ему соответствует первый критический кавитационный запас Δ h _крI. При Δ h<h _крIзона распространения кавитационных явлений невелика, и мало cказывается на напоре и мощности. По мере уменьшения кавитационного запаса в этой стадии процесса кавитационная область в насосе медленно увеличивается, что сопровождается медленным изменением напора и мощности. Достижение второго кавитационного запаса Δ h _крII ведет к резкому увеличению концентрации пара в парогазовой эмульсии, что приводит к полному отрыву потока от лопатки. Это вызывает резкое уменьшение напора и мощности, а затем и полный срыв работы насоса.

У многих насосов первый критический режим на кавитационной характеристике не обнаруживается.

При необходимости приходится допускать работу насоса в начальной стадии кавитации (h _крI > Δ h > Δ h _крII), несмотря на то, что это сопровождается разрушением его рабочих органов. Первый или, при необходимости, второй критический кавитационный запас принимают за наименьшую величину кавитационного запаса. Из-за неточного учета всех факторов назначают небольшое превышение допустимого кавитационного запаса над критическим. Обычно это превышение принимаю равным (0,1 – 0,3)Δ h _кр. Следовательно, допустимый кавитационный запас:

Δ h _доп= (1,1 1,3)Δ h _кр. (4)

Дата добавления: 2015-07-02