【Долгий путь начинается с первого шага – Центробежные насосы】1.1 Понимание основных понятий: кавитация и запас против кавитации

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем 3983596_FPPZ 7 апреля 2020 года в 15:06. 1.1.7 Кавитация и запас против кавитации. Мы часто слышим термин «кавитационное образование вакуума». На самом деле кавитация является причиной, а образование вакуума — это крупномасштабным следствием серьезной кавитации. Кавитация — это процесс микрокипения и последующей рекристаллизации жидкости в определенной точке рабочего колеса (немного ниже входа в колесо), когда давление падает до уровня давления кипения. Когда этот процесс достигает определенного уровня, мы наблюдаем усиление вибраций и шума на насосе, сильные колебания давления на выходе, а также разрушение металлической поверхности входа рабочего колеса из-за кавитации. На последней стадии кавитации насос перестает работать, происходит выпуск воздуха, а двигатель работает в условиях нагрузки. Из-за эффекта выталкивания и обтекания на входе в лопасти ротора, кавитация часто возникает на обратной стороне лопастей, немного позади входного края. Место повреждения металлической поверхности ротора является важным критерием для определения того, было ли повреждение вызвано коррозией, эрозией или аэроэрозией. Поскольку кавитация возникает исключительно из-за снижения давления, разумная настройка значений давления в области входа в насос имеет решающее значение для предотвращения её возникновения. Резерв против кавитации, как и напор, представляет собой разницу в энергии; это разница между давлением жидкости в определенной точке и энергией, необходимой для её испарения. Единица измерения — метр. Запас против кавитации устройства. Устройство представляет собой совокупность оборудования, соединенного с насосом и обеспечивающего его нормальную работу; к такому оборудованию относятся резервуары для подачи жидкости, трубопроводы, клапаны, изгибы труб и другие элементы соединения. Резерв против кавитации у устройства – это значение давления, создаваемое на входе в насос. Разница между этим давлением и давлением кипения жидкости (или, другими словами, значение безопасного резерва) и называется резервом против кавитации у устройства. В условиях, когда давление парообразования низкое, температура низкая и процесс парообразования затруднен, запас против кавитации у устройства обычно велик ； В условиях, когда давление парообразования и температура высоки, что способствует легкому парообразованию, из-за ограничений, связанных с затратами на повышение давления в установке и снижение температуры, запас против образования кавитации в таких установках обычно невелик. Запас против кавитации у устройства обозначается как NPSHa; он также называется эффективным чистым положительным давлением всасывания. Чем больше объем потока и скорость потока, тем больше потери, падает давление, а запас против кавитации сокращается. Следовательно, зависимость NPSHa от объема потока представляет собой кривую, которая снижается по мере увеличения объема потока. Запас против кавитации насоса: После входа среды в входное отверстие насоса её скорость постепенно увеличивается, особенно при входе в лопатки ротора. В этот момент лопатки ещё не успевают полностью совершить работу, а потенциальная энергия должна преобразоваться в кинетическую. В результате давление падает до минимума. Задняя сторона лопаток ротора является наиболее уязвимой зоной для возникновения кавитации. Поскольку при попадании жидкости в лопатки ротора неизбежно происходит снижение давления, для того чтобы избежать кавитации у входа в лопатки насоса, необходимо, чтобы жидкость у входа в насос обладала определенной энергией. Эта энергия должна превышать энергию, необходимую для испарения жидкости, то есть иметь определенный запас энергии. Эта разница в энергиях называется необходимым чистым положительным давлением всасывания, или запасом против кавитации насоса; он обозначается как NPSHr. Запас против кавитации насоса является свойством самого насоса. По мере увеличения расхода запас против кавитации насоса NPSHr имеет кривую, постепенно возрастающую. В проектировании насосов величина запаса против кавитации и эффективность насоса являются двумя взаимоисключающими параметрами: чем меньше запас против кавитации (чем лучше), тем ниже эффективность насоса. Запас против кавитации насоса NPSHr представляет собой энергетическую потребность устройства в запасе против кавитации NPSHa. Чем меньше этот запас у насоса, тем лучше, что означает, что среде, поступающей во вход насоса, не требуется большое количество энергии, и он может функционировать в условиях, близких к состоянию кипения ； Чем выше показатель запаса против кавитации NPSHr у устройства, тем лучше. Это означает, что энергия жидкости у входа в насос значительно превышает значение давления кипения жидкости, что создает благоприятные условия для всасывания. Однако слишком высокий показатель NPSHa иногда может привести к неэффективности проектных параметров устройства. Поэтому необходимо, чтобы NPSHa было больше, чем NPSHr; кроме того, требуется наличие дополнительного запаса прочности, то есть NPSHa – NPSHr должно быть больше 0,3–0,5 м (согласно API61 – 0,5 м). Высота всасывания. Показатель высоты всасывания часто используется для описания режима работы самовсасывающих насосов, когда вода всасывается с верхней части системы. В идеальных условиях давление стандартной атмосферы позволяет поднять воду на высоту 10,33 метра; следовательно, идеальный предел высоты всасывания составляет 10,33 метра. Однако на практике существуют следующие факторы: (1) у насоса должен быть определенный запас против кавитации NPSHr; (2) в каналах всасывания возникают локальные и общие потери энергии. (3) При всасывании должна создаваться определенная скорость потока; для того чтобы среда перешла от состояния покоя к движению, необходимо преобразовать энергию в кинетическую энергию. (4) Также оставляется запас безопасности, обычно около 0,5. Все вышеуказанные факторы необходимо вычесть из потенциальной энергии в 10,33 метра, обусловленной атмосферным давлением. Следовательно, конечная высота подъема h