Давление насыщенных паров воды

Температура C	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Pпар /(g), м	0,06	0,12	0,24	0,43	0,75	1,25	2,02	3,17	4,82	7,14	10,33

Допустимая геометрическая высота всасывания лю­бого насоса уменьшается в следующих случаях:

• при повышении температуры и удельного веса пе­рекачиваемой жидкости;

• при увеличении подачи и геодезической высоты ме­стности;

• при увеличении гидравлических сопротивлений во вса­сывающем трубопроводе. Кроме того, для лопастных насо­сов - при увеличении быстроходности и напора насоса.

Однако доводить значения вакуума до предельной ве­личины нельзя, так как интенсивное парообразование при­водит к резкому уменьшению подачи насоса, в который вместо жидкости поступает эмульсия - смесь жидкости с ее парами и выделяющимися при низком давлении пу­зырьками воздуха. Таким образом, сплошность движения потока нарушается, что и приводит к уменьшению подачи и может привести к полному прекращению работы насоса.

Совокупность явлений, сопутствующих интенсивно­му парообразованию, носит название кавитация (от ла­тинского слова cavitas - пустота, полость).

Другими словами, под кавитацией понимается обра­зование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков).

Вред кавитации не ограничивается снижением или прекращением подачи насоса. Неустановившийся ха­рактер движения перекачиваемой жидкости приводит к возникновению шума и сильным вибрациям насос­ного агрегата. Особую опасность представляют удары, возникающие при обратной конденсации пара в жид­кость (основной эффект кавитации). Эти удары приво­дят нередко к механической коррозии и разрушению рабочего колеса насоса.

Влияние кавитации на работу насосов можно умень­шить или совсем ее устранить, если:

1) уменьшить геометрическую высоту всасывания насоса;

2) уменьшить потери во всасывающем трубопроводе за счет уменьшения длины или увеличения диаметра вса­сывающего трубопровода, уменьшения количества мест­ных гидравлических сопротивлений на нем;

3) обеспечить равномерное распределение скоростей на входе в рабочее колесо;

4) увеличить давление на свободной поверхности в расходном резервуаре;

5) уменьшить частоту вращения рабочего колеса;

6) применять насос с колесами малой удельной быст­роходности;

7) в многоступенчатых насосах выполнять колеса пер­вой ступени более высокой удельной быстроходности, чем колеса последующих ступеней;

8) уменьшить подачу насоса с применением колеса первой ступени с двусторонним подводом жидкости;

9) придать заостренную форму входным концам ло­паток с небольшим радиусом закругления и с плавным переходом от тонкой к утолщенной части лопатки.

Чем выше температура перекачиваемой жидкости, тем вероятней возникновение кавитации.

Следовательно, первым условием устранения кавитации является правильное назначение максимально допустимой геометрической высоты всасывания, т.е. соблюдение условия:

. (2.27)

Однако геометрическая высота всасывания, опреде­ляющая компоновочное решение насосной станции, не дает возможности численно оценить степень развития ка­витации. Поэтому для предупреждения кавитации не­сколько уменьшают геометрическую высоту всасывания, т.е. принимают запас на кавитацию, обозначаемый h. Тогда максимально допустимая величина геометричес­кой высоты всасывания определяется по формуле

, (2.30)

где h - кавитационный запас, м.

Кавитационный запас h представляет собой превыше­ние удельной энергии потока на входе в насос е_н над удель­ной энергией, соответствующей давлению насыщенных паров е_пар перекачиваемой жидкости:

h = е_н - е_пар , (2.31)

где е_н - удельная энергия перекачиваемой жидкости при вхо­де в насос (сечение H-H на рис. 7.7), м;

e_н = Z_н + P_н / (g) +V_н² / (2g), (2.1)

е_пар - удельная энергия насыщенный паров перекачиваемой жидкости при входе в насос (сечение Н-Н), м;

e_пар = Z_н + P_пар / (g) +V_пар² / (2g), (2.32)

P_пар - давление насыщенных паров перекачиваемой жид­кости, Па;

V_пар - скорость движения насыщенных паров жидкости, м/с; условно считаем, что V_пар = 0.

Подставив значения (2.1) и (2.32) в (2.31), после не­которых преобразований, получаем:

h = P_н / (g) + V_н² / (2g)  (g) / (g) - P_пар / (g)

или

. (2.33)

Величина h зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого насоса экспериментально устанавливается минимальное значение кавитационного запаса h_min. Но в технической характеристике насоса указывается значе­ние допустимого кавитационного запаса, т.е. такого ка­витационного запаса, который надежно обеспечивает работу насоса без изменений его основных технических показателей. Допустимый кавитационный запас:

h_доп = K_д  h , (2.34)

где K_д - коэффициент запаса, принимается равным 1,1...1,5 в зависимости от конструкции, типа и назначения насоса.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания указывается на рабочей характеристике насоса в виде графика Q=f( ), который строится на заво­де-изготовителе для нормальных условий работы (ат­мосферное давление 10 м вод. ст. и температура пере­качиваемой воды до 20 °С).

Все вышеперечисленные обстоятельства позволяют сделать следующий практический вывод: высота вса­сывания для центробежных насосов, работающих на холодной воде, не превышает 6...7 м.