[Eine Reise von tausend Meilen beginnt mit einem einzigen Schritt – der Kreiselpumpe] 1.1 Interpretation von Konzepten: Kavitation und NPSH

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von 3983596 gepostet_FPPZ bearbeitet am 7.4.2020 um 15:06 Uhr 1.1.7 Kavitation und NPSH Wir hören oft den Begriff „Kavitationsevakuierung“. Tatsächlich ist Kavitation die Ursache, und Evakuierung ist das makroskopische Ergebnis schwerer Kavitation. Kavitation ist ein Prozess, bei dem an einer bestimmten Position des Flüssigkeitslaufrads (später als am Laufradeinlass) eine mikroskopische Verdampfung und Wiederverflüssigung auftritt, wenn der Druck auf den Verdampfungsdruckwert reduziert wird. Wenn sich dieser Prozess bis zu einem gewissen Grad entwickelt, sehen wir, dass das Vibrationsgeräusch der Pumpe allmählich lauter wird, der Auslassdruck stark schwankt und es zu Kavitationsschäden an der Metalloberfläche des Laufradeinlasses kommt. Im späteren Stadium der Kavitation wird die Pumpe abgeschaltet und evakuiert, und der Motor wird leicht belastet. Aufgrund der Verdrängung und Umströmung der Laufrad-Einlassschaufeln kommt es häufig zu Kavitation auf der Rückseite der Schaufeln hinter dem Schaufeleinlass. Der Ort der Beschädigung der Metalloberfläche des Laufrads ist eine wichtige Grundlage zur Unterscheidung von Laufradschäden, die durch Korrosion, Erosion oder Kavitation verursacht wurden. Da Kavitation vollständig durch Druckabfall verursacht wird, ist eine sinnvolle Gestaltung der Druckwerte verschiedener Teile in der Nähe des Pumpeneinlasses von entscheidender Bedeutung, um das Auftreten von Kavitation zu kontrollieren. Der NPSH ist derselbe wie der Förderhöhe. Es handelt sich um eine Energiedifferenz, also die Differenz zwischen der Druckenergie der Flüssigkeit an einer bestimmten Position und der Verdampfungsdruckenergie der Flüssigkeit. Die Einheit ist m. Das Kavitationsrandgerät ist an die Pumpe angeschlossen, um den normalen Betrieb der Pumpe sicherzustellen. Es handelt sich um einen kompletten Satz von Ausrüstungssystemkombinationen, einschließlich Einlassflüssigkeitsversorgungstanks, Rohrleitungen, Ventilkrümmer und anderer Verbindungsausrüstung. Der NPSH des Gerätes ist ein Druckwert, der vom Gerät am Einlass der Pumpe bereitgestellt wird. Die Differenz zwischen diesem Druck und dem Verdampfungsdruck der Flüssigkeit (oder als Sicherheitsmargenwert verstanden) wird NPSH des Geräts genannt. Bei Arbeitsbedingungen mit niedrigem Verdampfungsdruck und niedriger Temperatur, die nicht leicht zu verdampfen sind, ist der Kavitationsspielraum des Geräts im Allgemeinen größer. ； Bei einfachen Verdampfungsbedingungen mit hohem Verdampfungsdruck und hoher Temperatur ist der NPSH-Wert des Geräts aufgrund der Kosten für die Erhöhung des Gerätedrucks und die Senkung der Temperatur im Allgemeinen gering. Die Kavitationshöhe des Geräts wird durch NPSHa dargestellt, auch bekannt als effektive Netto-Positiv-Saughöhe. Je größer der Förderstrom der Pumpe ist, desto höher ist die Strömungsgeschwindigkeit, desto größer ist der Verlust, der Druck sinkt und die Sicherheitsmarge wird kleiner. Daher ist die Beziehung zwischen NPSHa und der Durchflussrate eine Kurve, die mit zunehmender Durchflussrate abnimmt. Nachdem das NPSH-Medium der Pumpe in den Pumpeneinlass gelangt ist, erhöht sich seine Geschwindigkeit allmählich, insbesondere wenn es gerade in die Laufradschaufeln gelangt ist. Zu diesem Zeitpunkt hatten die Schaufeln noch keine Zeit, ihre Arbeit vollständig zu verrichten, aber die axiale Druckenergie muss in kinetische Energie umgewandelt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck auf den niedrigsten Wert reduziert und die Rückseite der Laufradschaufeln ist am anfälligsten für Kavitation. Da es nach Eintritt des Mediums in das Laufrad zu einem Druckabfall kommen muss, muss die Flüssigkeit am Pumpeneinlass über eine bestimmte Energiemenge verfügen, um sicherzustellen, dass an der Schaufeleinlassposition der Pumpe keine Kavitation auftritt. Diese Energie ist eine überschüssige Energie, die höher ist als die Verdampfungsdruckenergie des Mediums, also die Energiedifferenz. Sie wird als erforderliche Netto-Positivsaughöhe bezeichnet, die auch als Kavitationsspielraum der Pumpe bezeichnet wird und in NPSHr ausgedrückt wird. Der Kavitationsspielraum der Pumpe ist eine Fähigkeit der Pumpe selbst. Wenn die Durchflussrate zunimmt, verläuft die NPSHr-Kurve der Pumpe allmählich ansteigend. Bei der Pumpenkonstruktion sind die Größe des Pumpen-NPSH und der Pumpenwirkungsgrad zwei widersprüchliche Parameter. Je kleiner (je besser) der Pumpen-NPSH ist, desto geringer ist der Pumpenwirkungsgrad. Der Pumpenkavitationskopf NPSHr ist ein Energiebedarf für den Gerätekavitationskopf NPSHa. Je kleiner die Kavitationshöhe der Pumpe ist, desto besser. Dies bedeutet, dass das Pumpeneinlassmedium nicht viel Energie benötigt und sich an viele Arbeitsbedingungen nahe der Verdampfung anpassen kann. ； Je größer der NPSHr des Geräts, desto besser. Dies bedeutet, dass die Energie des Mediums am Pumpeneinlass viel höher ist als der Verdampfungsdruck des Mediums, was der Pumpe eine entspannte Saugumgebung verleiht. Ein zu hoher NPSHa führt jedoch manchmal zu einer unwirtschaftlichen Auslegung der Prozessparameter des Geräts. Daher muss NPSHa > NPSHr erfüllt sein und eine Sicherheitsmarge hinzugefügt werden, d. h. NPSHa – NPSHr > 0,3–0,5 m (API61–0,5 m). Die Saughöhe wird häufig bei selbstansaugenden Pumpen oder bei Arbeitsbedingungen verwendet, bei denen der Einlass saugend ist. Unter idealen Bedingungen kann ein normaler Atmosphärendruck Wasser auf eine Höhe von 10,33 Metern anheben, d. h. die ideale Grenzsaughöhe beträgt 10,33 Meter. Tatsächlich (1) hat die Pumpe jedoch die Anforderung an NPSHr (NPSHr) (2) es kommt zu lokalen und erweiterten Bereichsverlusten im Saugweg. (3) Die Pumpe muss eine bestimmte Durchflussrate erzeugen und das Medium muss in eine bestimmte Menge kinetischer Energie vom statischen Zustand in den fließenden Zustand umgewandelt werden. (4) Es gibt auch eine Sicherheitsmarge, die im Allgemeinen etwa 0,5 beträgt. Jeder der oben genannten Faktoren muss von der potenziellen Energie von 10,33 Metern, die durch den atmosphärischen Druck erzeugt wird, abgezogen werden, sodass sie schließlich auf eine Höhe h gesaugt wird