Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Явление кавитации и высота всасывания насоса

Читайте также:
  1. I. ВРЕМЯ КАК ФИЗИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ
  2. IV. ПОЯВЛЕНИЕ БУМАЖНЫХ ДЕНЕГ
  3. XX столетие нередко характеризуется как "атомный век", что связано не только с появлением атомного оружия, но и с развитием атомной энергетики.
  4. А) Кризис как проявление отчужденного бытия (Н. И. Лапин, 1994).
  5. Безработица как социально-экономическое явление
  6. Вариабельная с неустойчивыми обоими компонентами, проявление которых зависит от жизненной ситуации.
  7. Вкажіть один із видів мембранного іонного насоса
  8. Вопрос 44. Поверхностный эффект. Явление взаимной индукции. Физический смысл ЭДС взаимной индукции, взаимная индуктивность.
  9. Вынужденные колебания. Явление резонанса. Резонансные кривые.
  10. Высота голоса

Нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, заполненных паром, называется кавитацией. Кавитация возникает в насосе при снижении давления до давления насыщенных паров рн.п перекачиваемой жидкости. В лопастном насосе кавитация возникает обычно вблизи входной кромки лопасти рабочего колеса. Давление здесь значительно ниже давления во всасывающем патрубке насоса из-за местного возрастания скорости при натекании на лопасть и из-за гидравлических потерь в подводе. Кавитация может возникнуть в насосе при больших геометрических высотах всасывания, при высокой температуре перекачиваемой жидкости, при большом сопротивлении всасывающей линии насоса (забита всасывающая сетка, большая длина и малый диаметр подводящего трубопровода и т.д.). Кавитацию сопровождают следующие основные явления.

1. Конденсация пузырьков пара, которые увлекаются потоком жидкости в область повышенного давления.

2. Эрозия материала стенок межлопастного канала в рабочем колесе насоса.

При конденсации пузырьков пара давление внутри пузырька остается постоянным и равным рн.п, давление же в потоке жидкости повышается по мере продвижения пузырька к выходу из межлопастного канала рабочего колеса. Частицы жидкости, окружающие пузырек, находятся под действием все возрастающей разности давления жидкости и давления внутри пузырька и движутся к его центру ускоренно. При полной конденсации пузырька происходит столкновение частиц жидкости, сопровождающееся мгновенным местным повышением давления, достигающего тысяч атмосфер. Это приводит к выщербливанию материала стенок каналов. Описанный процесс разрушения стенок каналов называется эрозией и является наиболее опасным следствием кавитации.

3. Звуковые явления (шум, треск, удары) и вибрация насоса, являющиеся следствием конденсации пузырьков пара, приводящей к мгновенным местным повышениям давления и ударам жидкости о стенки каналов.

4. В лопастных насосах кавитация сопровождается падением подачи, напора, мощности КПД.

Уравнение Бернулли, записанное для сечений I-I и II-II (см. рис. 9.8), приведено в разд. 9.3.1.2 (9.7) в таком виде:

.

Так как , то , (9.22)

где Нвак - вакуумметрическая высота всасывания, которая характеризует разряжение, возникающее у входа в насос; Нвс - геометрическая высота всасывания, которая определяет высоту установки насоса над уровнем жидкости. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания Нвак дается в каталоге или паспорте насоса. Она зависит от вида перекачиваемой жидкости, её температуры (т.е. рн.п), атмосферного давления, конструктивных особенностей насоса и др. Обычно допустимая вакуумметрическая высота всасывания указывается при атмосферном давлении 105 Па и температуре жидкости 20 oС. Если давление отличается от атмосферного, то Нвак должна быть изменена по сравнению с данными каталога (паспорта) на величину отклонения давления от атмосферного (от 10 м вод. ст.). Допустимая геометрическая высота Нвс всасывания (9.22) меньше вакуумметрической на величину скоростного напора во всасывающем патрубке и на величину потерь напора во всасывающей линии (потери в сетке с обратным клапаном, задвижке, линейные потери в трубопроводах, повороты, соединения и т.д.). Давление у входа в насос (9.7), (9.22) и, следовательно, в рабочем колесе насоса тем меньше, чем больше высота всасывания, гидравлическое сопротивление всасывающей линии и чем меньше давление в приемном резервуаре или чем ниже атмосферное давление. При снижении давления до давления насыщенных паров рн.п перекачиваемой жидкости в насосе возникает кавитация, которая и ограничивает допустимую высоту всасывания. Кавитационным запасом Dh называется превышение полного напора жидкости во всасывавающем патрубке насоса над , т.е. напором соответствующим давлению насыщения



. (9.23)

Если весь кавитационный запас преобразуется в кинетическую энергию жидкости и израсходуется на преодоление гидравлического сопротивления подвода насоса, то давление понизится до рн.п и возникнет кавитация. Кавитационный запас, при котором происходит кавитация, называется критическим. Для определения критического кавитационного запаса производят кавитационные испытания насоса на установке, показанной на рис. 9.19, в результате которого для каждого режима работы насоса получают кавитационную характеристику (рис. 9.11).



 
 

 

 


Рис. 9.11. Кавитационная характеристика
работы насосов

 

Она представляет собой зависимость напора и мощности от кавитационного запаса при постоянной подаче и числе оборотов. При больших кавитационных запасах кавитационные явления отсутствуют и величины напора и мощности от кавитационного запаса не зависят.

Возникновение кавитации приводит к уменьшению напора и мощности насоса. Для того чтобы насос не работал в режиме кавитации, назначают небольшое превышение допустимого кавитационного запаса над критическим

, (9.24)

где j = 1,2 - 1,4.

Зная допустимый кавитационный запас, можно найти из уравнений (9.7) и (9.23) для данной насосной установки допустимую геометрическую высоту всасывания

(9.25)

или , (9.26)

где hатм - напор, соответствующий атмосферному давлению, м ст. перекачиваемой жидкости; hнп - напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, м ст. жидкости. При перекачке холодной воды t < 20 °С hатм = 10 м; hн.п 0 и

. (9.27)

Из уравнения (9.23) допустимая вакуумметрическая высота всасывания

. (9.28)

При перекачке холодной воды м вод. ст.

Величина обычно много меньше 10 м. С учетом этого допустимая вакуумметрическая высота всасывания при перекачке холодной воды достаточно точно определится соотношением

. (9.29)

Величина hкр зависит от типа и конструкции насоса и устанавливается экспериментально. Условились за величину hкр принимать тот кавитационный запас, при котором снижение напора насоса при его кавитационном испытании достигает 2 % номинального, т.е. при отсутствии явления кавитации. На основании обобщения опытных данных С.С. Рудневым получена формула для определения критического кавитационного запаса центробежных насосов:

, (9.30)

где Скр - постоянная, зависящая от конструктивных особенностей насоса и называемая кавитационным коэффициентом быстроходности; Q - подача в м3/с (для рабочих колес двухстороннего входа в формулу (9.30) следует подставить Q/2); n - число оборотов в минуту рабочего колеса; hкр, м.

Значение Скр зависит от быстроходности насоса ns (см. формулу (9.75) и табл. 9.2):

Таблица 9.2

nS 50-70 71-80 81-150 151-250
Скр 600-750 800-1000 1000-1200

Таким образом, критический кавитационный запас может быть определен опытным путем или по формуле (9.30). С увеличением подачи насоса hкр увеличивается (9.30), а и уменьшаются.


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 107; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Мощность насоса. Баланс энергии и КПД насоса | ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2017 год. (0.01 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты