Кавитация. Допустимая высота всасывания

Кавитация — это процесс нарушения сплошности текущей жидкости. Ее сущность состоит в образовании разрывов сплошности в тех зонах потока, в которых давление падает до величины, равной давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости, т. е. условием начала возникновения кавитации является .Кавитация — сложное физическое явление. Начало ее процесса характеризуется появлением в потоке малых парогазовых пузырьков, которые из зоны образования уносятся в область повышенного давления и там разрушаются. По мере развития кавитации количество парогазовых пузырьков возрастает и образуются устойчивые парогазовые полости. Пузырьки, попав в область повышенного давления, конденсируются, и жидкость, окружающая их, устремляется с большой скоростью в пространство, которое ранее было занято паром. Процесс конденсации пара заканчивается гидравлическим ударом и сопровождается резким повышением местного давления. Сила гидравлического удара может достигать порядка нескольких сотен атмосфер. Наряду с эрозией вследствие гидравлических ударов происходит также и коррозионное разрушение металла. Кавитация сопровождается термическими и электрохимическими явлениями. Она приводит к резкому снижению КПД насоса и его напора. Работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, треском, ударами и повышенной вибрацией.

Кавитация может возникнуть во всасывающем, напорном трактах, в местах срыва потока с поверхностей лопастей и регулирующих органов (задвижек, заслонок), при протекании жидкости через уплотнительные зазоры, в зонах резкого поворота потока и т. д.

В ЦН кавитация проявляется чаще всего с вогнутой (тыльной) стороны входных кромок лопастей (рис. 10, точка В), в зоне, наиболее удаленной от оси вращения РК.

Рис. 10. К определению зоны начала кавитации в ЦН.

Процесс развития кавитации в насосе разбивается на 4 периода: возникновение, начало (неустановившаяся стадия), частично развившаяся (установившаяся) стадия и полностью развившаяся (срывная) стадия. Степень развития кавитации определяется этими периодами времени.

Для предупреждения кавитации в насосе могут быть применены различные способы (рациональное профилирование формы проточной части, ограничение скорости движения жидкости в сечениях канала и др.).

Геометрическая высота всасывания h_вс используется для установления режима работы насоса. Нормальная работа насоса может быть обеспечена только при допустимом значении h_вс, которая существенно зависит от температуры перекачиваемой жидкости. Ее повышение уменьшает величину h_вс (рис. 11). Величина h_вс может быть положительной и отрицательной. Отрицательная иначе называется подпором насоса. В этом случае насос должен находиться ниже уровня жидкости в приемной емкости.

Рис. 11. К определению высоты всасывания насоса

В случае, когда жидкость перекачивается из закрытой емкости, давление в которой равно , величина становится отрицательной:

Рис. 12. К определению допустимой высоты всасывания

В судовой практике в таких условиях работают конденсатные, бустерные, а в некоторых случаях и питательные насосы. Кроме того, может быть отрицательной при высоких температурах перекачиваемой жидкости, что указывает на необходимость расположения уровня всасываемой жидкости выше оси насоса.

Исходя из этого, возможны два различных случая установки насосов: при перекачивании жидкости с низкой температурой (рис. 12, а) и с высокой (рис. 12,6). Схема рис. 12,6 преимущественно используется в системах регенерации ПТУ и питания парогенераторов.

Вакуумметрическая высота всасывания h_вак — это величина вакуума у входного патрубка насоса. Она связана с уравнением:

При имеем срывную вакуумметрическую высоту всасывания:

при - допустимую вакуумметрическую высоту всасывания:

Уравнение Эйлера.