Височина на засмукване на помпите
Главно меню
Строителни работи
Открихте грешка?
Височина на засмукване на помпата. Кавитация на помпата
Помислете за помпена единица с центробежна помпа, показана на Фигура 21. За да можете да повдигнете течността от нивото O-O, което се намира под оста на помпата, помпата, както беше споменато по-рано, трябва да създаде абсолютно налягане на входа на лопатките на работното колело, което е по-малко от атмосферното (вакуум или вакуум). След това, под действието на атмосферното налягане или по-скоро поради разликата в налягането и (наречена височина на вакуумно засмукванеHvac ), възниква засмукване, т.е. течността се издига до центъра на помпата. Течността се издига през смукателния тръбопровод на инсталацията; следователно е естествено, освен за преодоляване на геометричната височинаНг-в, да е необходимо да се изразходва част отНvac за създаване на скоростvв в нея и за преодоляване на хидравлични съпротивленияhwв по пътя на движение.
Всички горни разсъждения могат да бъдат представени като следното уравнение:
(2 - 24)
От това уравнение можете да определите височината на помпената инсталация над най-ниското ниво на течността в приемния резервоар:
(2 - 25)
СтойносттаHvac е различна за всяка помпа. При изчисляване на геометричната височина на засмукване на конкретна помпа тази стойност трябва да се вземе от каталога. Останалите членове на уравнението се определят чрез хидравлични изчисления.
Височината на засмукване на вакуума се определя в заводите от опит, посочена е в каталозите при m воден стълб (техническа атмосфера) и температура на изпомпваната течностt20 ° С. Следователно, когато помпата работи при други условия, е необходимо да се внесат промени в каталожните данни и да се определи така наречената допустима височина на засмукване на вакуум съгласноформула:
(2 - 26)
където: - действителното атмосферно (барометрично) налягане, взето съгласно таблица 1; - налягане на течните пари в m воден метър. Изкуство. при дадена температура, взета за вода съгласно таблица 2.
В този случай допустимата геометрична височина на засмукване на центробежната помпа ще бъде равна на
(2 - 27)
Горните съображения се отнасят главно до определянето на геометричната височина на засмукване на масово произвежданите центробежни помпи. Когато се използват бутални помпи, към дясната страна на формула (2-27) трябва да се добави термин, който определя допълнителните загуби на налягане за преодоляване на силите на инерцията на течността (по време на възвратно-постъпателното движение на буталото на помпата) и за поддържане на смукателния клапан в окачено състояние. Загубата на налягане за преодоляване на силите на инерцията на течността в смукателния тръбопровод изисква специално изчисление и зависи главно от дължината на тръбата и броя на оборотите; Следователно буталните помпи се отличават с ниска скорост и къса дължина на смукателния тръбопровод.
По време на работа на лопатковите помпи, както беше споменато по-рано, от тяхната смукателна страна или по-скоро на входа на лопатките на работното колело обикновено се създава налягане, което е по-малко от атмосферното налягане (вакуум). Големината му, както се вижда от уравнението по-долу:
(2 - 28)
се определя от стойността на атмосферното налягане, геометричната височина на засмукване, скоростта на потока и, следователно, от хидравличните съпротивления. Освен това, съдейки по експерименталните данни, този спад на налягането се случва неравномерно по напречното сечение на потока и има най-голяма стойност в местата на неговите резки завои, тоест на предния диск на входа на лопатките и от изпъкналата страна на лопатките. Ако входящото налягане върху работното колело на лопатковата помпа по някаква причинаспада до налягане, равно на налягането на парите на изпомпваната течност, тогава в потока, особено в отбелязаните по-рано места с най-голямо намаляване на налягането, ще се образуват празнини, т.е. празнини, пълни с пари и газове, отделени от тази течност.
Такъв процес на прекъсване на потока на потока, наподобяващ бързо кипене на течност, се нарича кавитация.
Мехурчетата пара-въздух, образувани в течността, се отвеждат от потока в зоната на високо налягане, където парата кондензира. Преди кондензацията хидростатичното налягане на течността, заобикаляща парния мехур, се балансира от вътрешното противоналягане на неговите пари и газ. По време на кондензацията обемът, зает от парата, моментално се намалява до малък обем кондензат и останалия разреден газ; следователно частиците на течността, без да срещат противопоставяне, се задвижват и се придвижват бързо към центъра на мехура.
Там те се сблъскват, причинявайки незабавно локално повишаване на налягането. Това увеличение е особено голямо, ако мехурчестата кондензация се появява върху грапава и напукана повърхност, когато течните частици проникват във вдлъбнатини и пукнатини като клин. В този случай повишаването на налягането достига хиляди атмосфери и е придружено от отчупване на парчета метал от лопатките или други елементи на работното колело и някои (понякога дори опасни) вибрации на цялата помпа. Описаният механичен процес на разрушаване на работното колело се нарича ерозия.
От разнообразния състав на атмосферния въздух кислородът е най-разтворим във вода; следователно газовете, отделени от течността в зоната с ниско налягане, са представени главно от кислород. Наличието на висока концентрация на кислород, както и непрекъснатото отстраняване на защитния филм от оксиди по време на механично разрушаване на повърхносттаметалите насърчават корозията. Разрушаването на гладките повърхности започва предимно с химическо разрушаване, докато механичното започва по-късно, когато повърхността стане грапава.
В допълнение към тези явления има и увеличаване на термичните, електрическите и други процеси, които или ускоряват химичните реакции, или показват хода на процеса на кавитация. И така, по време на кавитация се появяват специфичен шум, пукане, отделни удари и шумолене, наподобяващи търкаляне на камъчета в тръба. Интензивността на тези шумове може да характеризира интензивността на самия процес на кавитация.
Пукането и отделните удари, напомнящи слаби удари, се обясняват по следния начин. В резултат на локално повишаване на налягането, въздухът, останал след кондензацията на парата, е силно компресиран и като амортисьор (пружина) натрупва енергия поради кинетичната енергия на околната течност. В резултат на това протича обратният процес. Сгъстеният въздух започва да се разширява бързо. Но бързото разширяване е придружено от експлозия и затова се наблюдават такива специфични звукови ефекти като пращене и др.
От гореизложеното следва, че кавитацията е нежелано, а в някои случаи дори опасно явление, което води до разрушаване на работните части на помпата, така че трябва да се стремим да предотвратим това явление.
За нормална работа на помпите (нормално засмукване) е необходимо минималното абсолютно налягане в областта на входните ръбове на лопатките на работното колело да надвишава налягането на парите на течността при дадена температура, т.е. за да се спазва това условие, на първо място са необходими правилни изчисления на геометричната височина на засмукване и размерите на смукателния тръбопровод.
В този случай е необходимо да се вземе предвид възможното увеличение на помпения капацитет със значителноколебания в нивото на водата в източника (например по време на наводнение). Опитът показва, че в този случай относителната скорост на потока в колелото се увеличава, образуването на вихри се увеличава с отделянето на потока от лопатките и в крайна сметка възниква кавитационна повреда.
Също така не трябва да се допуска увеличаване на броя на оборотите на помпата без правилни проверки, тъй като това увеличава нейния поток, а с това се увеличава и рискът от кавитация.
И накрая, необходимо е да се обърне внимание на правилното проектиране на водоприемната част на помпените агрегати. Това е особено вярно за големи вертикални помпи с къси смукателни тръби, където най-малкото завихряне на потока в смукателната камера може да доведе до увеличаване на неравномерното разпределение на скоростите и наляганията на входа на лопатките на работното колело и увеличаване на риска от кавитация.
В случай, че работещият помпен агрегат работи в условия на кавитация, е необходимо първо да се открият причините, които причиняват кавитация, т.е. да се установят причините за спада на налягането в потока на работното колело. И тогава, съдейки по обстоятелствата, трябва да се вземе едно или друго решение. Понякога обстоятелствата се развиват по такъв начин, че е невъзможно да се отстрани причината за кавитация. Тогава трябва да се примирите с кавитацията и да насочите цялото си внимание към намирането на най-устойчивите на кавитация материали за работните органи на помпата.
В това отношение алуминият и обработеният чугун са най-малко устойчиви. Грубият чугун е по-устойчив, след това бронзът, въглеродната стомана и накрая неръждаемата стомана.
Чистата обработка на метални повърхности, тяхното шлифоване също повишават устойчивостта на кавитационни повреди.
Понякога е възможно да се увеличи налягането в помпата чрез сумиране на част от течносттаот тръбопровода под налягане до зоната на входящата тръба на помпата по специално подредена байпасна линия. Още по-голям успех може да се постигне чрез инсталиране на водоструен апарат на входа на смукателната тръба съгласно схемата, показана на фигура 5.