Для оценки условий возникновения кавитации в насосах введено понятие кавитационного запаса энергии жидкости на всасывании.

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 16Следующая ⇒

Кавитационным запасом энергии называется превышение полной удельной энергии жидкости над удельной энергией ее насыщенных паров на входе в насос. Этот удельный показатель может быть:

объёмным (на 1 метр кубический)

;

Массовый (на 1 кг массы)

;

весовой (на 1 ньютон веса)

При больших кавитационных запасах кавитационные явления отсутствуют и величины напора и мощности при разных кавитационных запасов не изменяются. Возникновение кавитации приводит к уменьшению напора насоса, мощности и к.п.д. Режим, при котором начинается падение напора и мощности называется первым критическим. Ему соответствует первый критический кавитационный запас Δ h_кр. При дальнейшем уменьшении кавитационного запаса (т.е. увеличение вакуума на всасывании) происходит резкое уменьшение напора и мощности. Кавитационный запас на этом режиме называется вторым критическим или срывным Δ h_ср. У тихоходных насосов первый критический режим может не обнаруживаться. В этом случае приходится ограничиваться только вторым критическим режимом.

Работа насоса между первым и вторым критическим режимом может быть допущена, если не предъявляется требование надежности или если работа краткосрочная. Для этого чтобы не получилось, что насос из-за недостаточного учета всех факторов, работает в режиме кавитации назначают небольшое превышение допустимого кавитационного запаса над критическим (Δ h_доп = φ ·h_кр, φ = 1, 1 ÷ 1, 3). Большую величину φ назначают, если расчет допусти-мого кавитационнго запаса ведется по второму критическому запасу.

Зная допустимый кавитационный запас для данного насоса, можно рассчитать допустимую вакуумметрическую и геометрическую высоты всасывания для определенных режимов его работ по формулам:

Р_в_x – допустимое абсолютное давление на входе в насос, отнесенное к оси насоса, Па;

Р_б-барометрическое давление, Па;

Р_о- избыточное давление на поверхности всасывания, Па;

Р_n-давление парообразования жидкости, Па;

Δ h_доп – допустимый кавитационный запас энергии, м;

V_в_x – скорость на входе в насос, м/с;

- суммарные гидравлические потери во всасывающем трубопроводе, м.

В отличие от допустимого кавитационного запаса вакуумметрическая высота всасывания зависит не только от конструкции насоса и режима его работы, но и от рода и температуры жидкости и барометрического давления.

Русский ученый профессор С.С Руднев установил зависимость кавитационного запаса Δ h от параметров работы насоса. Он предложил формулу для расчетного определения кавитационного запаса в зависимости от значения параметров работы насоса на номинальном режиме.

здесь: n – частота вращения ротора насоса, об/с;

Q – подача насоса, м³/с;

С – кавитационный коэффициент быстроходности насоса.

Пользуясь формулой Руднева, получаем:

где: n’ об/мин, Δ h_кр м.ст. жидкости.

В отличие Н_sвак и Δ h коэффициент С для всех геометрических подобных насосов при их работе на подобных режимах является постоянным.

Коэффициент С используется как основная характеристика кавитационных качеств насосов и называется кавитационным коэффициентом быстроходности.

Выбрав его значение в зависимости от назначения насоса, рассчитывают допустимую критическую высоту всасывания или при известном значении Δ h_кр определяют максимальную частоту вращения ротора насоса n’.

Для лопастных насосов со средними кавитационными качествами С=800- 1000; насосы с повышенными кавитационными качествами имеют С=1300 и больше.

Вихревые насосы имеют низкие кавитационные качества (С< 600). Их кавитационные качества повышают путем применения предвключенных центробежных ступеней или осевых колес.

Для выявления кавитационных качеств насосов производят их кавитационные испытания, в результате которых для ряда режимов работы насоса по подаче получают экспериментальные частные кавитационные характеристики.

Частная кавитационная характеристика (рис. 4.1) представляет собой зависимость напора Н и мощности N насоса от кавитационного запаса энергии Δ h при постоянной подаче Q и чистоте вращения n. По частным графикам кавитационных характеристик определяют численное значение критического запаса энергии Δ h_кр (в точке в которой напор по графику H = f (Δ h) уменьшается на 2÷ 3 % или происходит срыв работы насоса), вычисляется допустимая вакууметрическая высота всасывания и строятся графики обобщенных кавитационных характеристик .

4.3 Описание лабораторного стенда

Кавитационные испытания вихревого насоса проводятся на том же стенде, что и энергетические (лабораторная работа №3, рис 3.1). Установка состоит из вихревого насоса 3 с приводом от асинхронного электродвигателя, работающего при постоянной частоте вращения ротора. Всасывание воды производится из бака 12 по приемному трубопроводу 1, в состав которого входит сложное

сопротивление между точками Б-Д, используемое как дроссельный расходомер, и клапан (переменное сопротивление 2) с помощью которого в ходе экспериментов производится изменение давления на входе в насос, т.е. кавитационного запаса энергии жидкости на входе в насос. По напорному трубопроводу 9 и 10 (гибкий шланг), на котором установлен регулирующий клапан 6, вода возвращается в бак.

При проведении испытаний используются следующие приборы, установленные на стенде: вакуумметр 7, манометр 8, микропьезометр с наклонной трубкой 13, измеряющей падение давления на дроссельном расходомере - сложном сопротивлении (Д-А); ваттметр 6 (или амперметр 15 и вольтметр), с помощью которых измеряется потребляемая мощность; термометр 11 для измерения температуры жидкости.

Подача (режим работы насоса) устанавливается по показаниям, предварительно градуированного на подачу, микропьезометра 13.

4.4 Методика проведения кавитационных испытаний насоса.

1. Наиболее важной частной кавитационной характеристики, результаты которой определяют кавитационные качества насоса, является характеристика снятая на номинальном (спецификационном) режиме работы. По результатам этих опытов вычисляется значение кавитационного коэффициента быстроходности С испытуемого насоса. Подача насоса на этом режиме определяется по энергетическим характеристикам, полученным при испытании вихревого насоса (см. график η =f(Q) в отчете по лабораторной работе №3). Как вариант задания преподаватель может предлагать провести испытания при других параметрах близких к номинальному.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒