Файл: Назначение и принцип действтия насосов.docx

,

где - разность отметок оси рабочего колеса и свободной поверхности жидкости в резервуаре, м;

- суммарные гидравлические потери во всасывающей линии насоса, м.

Давление на входе в насос, работающем в заданном режиме по схеме 1, определяется параметром:

, (*)

который обычно называется геометрической высотой всасывания.

Параметр:



называется вакуумметрической высотой всасывания.

Зависимость между геометрической высотой всасывания и вакуумметрической определяется из уравнения (1*) и представляется в следующем виде:

; (2*)

. (3*)


Схема 2. Забор насоса жидкости из открытого резервуара. Уровень свободной поверхности жидкости расположен выше оси рабочего колеса насоса.

Если принять за плоскость отсчета сечение 0 – 0, то единственное отличие данной схемы от схемы 1 будет заключаться в том, что величина будет иметь отрицательное значение. В этом случае уравнения (2*) и (3*) примут вид:

;

.


Отрицательное значение геометрической высоты всасывания обычно называют подпором.

При достаточном подпоре давление на входе в насос может устанавливаться больше атмосферного на всех режимах его работы.

Схема 3. Откачка жидкости из замкнутого резервуара



Принципиальное отличие данной схемы работы насоса от рассматриваемой схемы 2 заключается в том, что вакуумметрическая высота всасывания в этом случае равна:

.

где

---

- некоторое избыточное давление, которое в зависимости от технологического назначения установки, конструктивных особенностей ее исполнения и режима работы может быть положительным, отрицательным или даже знакопеременным.

При различных соотношениях абсолютных значений давление на входе в насос может быть больше или меньше атмосферного.

В зависимости от конструктивного исполнения центробежного насоса отсчет геометрической высоты всасывания ведется по-разному:

• 
  для горизонтальных насосовона равна разности отметок оси рабочего колеса и свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре;
  
• 
  для насосов с вертикальным валом она отсчитывается от средины входных кромок лопастей рабочего колеса до свободной поверхности жидкости в резервуаре.
  

Параметр , определяя положение насоса по отношению к уровню свободной поверхности в водоисточнике, и тем самым определяет глубину заложения фундамента машинного здания. Таким образом, увеличение является крайне желательным.

Анализ структуры формулы (*) указывает на предпочтительность коротких всасывающих линий с малой скоростью течения и минимумом местных сопротивлений.

15. 
    КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ
    

Кавитация – это нарушение сплошности жидкости, которое происходит в тех участках потока, где давление, понижаясь, достигает некоторого критического значения.

Этот процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, заполненных парами жидкости, а также газами, выделяющимися из раствора. Затем пузырьки уносятся потоком в область с давлением выше критического, где бесследно исчезают за счет конденсации заполняющего их пара.

В практических расчетах в качестве критического давления принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.

Качественное изменение структуры потока, вызванное кавитацией, приводит к изменениям режима работы гидравлической машины. Эти изменения принято называть последствиями кавитации.

Такие изменения нежелательны, так как они сопровождаются дополнительными потерями энергии.

---

Прямым следствием возникновения кавитации в любой гидравлической машине являются:

• 
  снижение энергетических параметров (подача, напор);
  
• 
  уменьшение КПД.
  

Возникновение сильных вибраций для различного гидравлического оборудования связано с появлением зон вторичного течения и значительной пульсации давления.

Разрушение, или, как принято говорить, «захлопывание» кавитационных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации.

В большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри.

Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией.

Возникновение и последующее развитие кавитации в лопастных насосах является следствием уменьшения абсолютного давления в потоке жидкости.

В качестве примера можно рассмотреть изменение давления воды при ее движении по проточному тракту лопастного насоса от входа во всасывающий трубопровод до рабочего колеса. На рисунке дан график изменения абсолютного давления в зависимости от значений различных параметров.

Понижение абсолютного давления во всасывающей линии центробежного насоса связано с:

• 
  местными потерями напора, при преодолении гидравлического сопротивления входного устройства всасывающей трубы;
  
• 
  увеличением скоростного напора;
  
• 
  увеличения геодезических отметок положения жидкости в трубе;
  
• 
  нарастания по длине трубы гидравлических потерь.
  

Из графика изменения абсолютного давления видно, что уже в сечении трубы, расположенном на уровне свободной поверхности, абсолютное давление в потоке будет меньше атмосферного.

Дальнейшее последовательное уменьшение абсолютного давления по мере продвижения жидкости по направлению к рабочему колесу происходит за счет увеличения геодезических отметок, нарастания по длине трубы гидравлических потерь,

Зная причины общего и местного понижения давления, можно предугадать, а в большинстве случаев и предотвратить появление кавитации в тех или иных элементах проточной части насоса.

---

16. 
    ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ
    

---

Наибольшее значение геометрической высоты всасывания может быть найдено с помощью уравнения:

,

при условии, что в момент возникновения кавитации :

.

Используя понятие о вакуумметрической высоте всасывания, можно утверждать, что кавитации в насосе не будет, если вакуумметрическая высота всасывания не превышает допустимого значения, т. е. .

Для схемы 1 было показано, что:

,

откуда: ,

Отсюда отсутствие кавитации в насосе определяется условием:

.

Значения определенные в результате кавитационных испытаний, указываются на заводских характеристиках насосов.

Обычно дается для нормального атмосферного давления на уровне моря и для температуры холодной воды .

С повышением отметки местности атмосферное давление снижается на . Приближенно можно считать:

,

где - абсолютная отметка уровня воды в нижнем бассейне (НБ), м

Если перекачивается нагретая жидкость, то дополнительно следует учитывать и давление ее насыщенных паров .

Зависимость для воды приведена в таблице:

Температура, оС	, Па	hПАР, м в. ст
0	589	0,06
10	1177	0,12
20	2354	0,24
40	7357	0,75
60	19914	2,03
80	47382	4,83
100	101337	10,33

---