Висота усмоктування, кавітація відцентрових насосів.

Висота усмоктування Н_ус - це висотне розташування осі насоса по відношенню до відмітки динамічного рівня рідини в її джерелі (рис. 2.19).

Висота усмоктування є важливим параметром при проектуванні насосних установок. Неточне її визначення може викликати погіршення й навіть повний зрив роботи насоса. Таким чином, висота усмоктування, або установки насоса над рівнем рідини в джерелі, не повинна перевищувати допустимого її значення , що для відкритих джерел визначається залежністю

, (2.45)

 

Рис 2.19. Схема насосної установки.

 

 

де р_а - атмосферний тиск; р _п –тиск пароутворення; h_вус - втрати напору в усмоктувальному трубопроводі; Δ h_кав - кавітаційний запас.

У випадку, коли перекачуваною рідиною є вода, що найбільш поширено, елементи рівняння (2.45) мають такі значення:  р_а,/γ_в= 10 м; р_П/γ_в =0,12...0,24 м; втрати напору в усмоктувальному трубопроводі h_вус вираховуються за методикою гідравлічного розрахунку гідравлічно коротких трубопроводів; Δh_кав - кавітаційний запас, береться з графіка робочих характеристик насоса. Таким чином, допустима висота усмоктування для більшості насосів складає 4...8 м. Якщо насос встановлений над рівнем рідини в джерелі на висоті, більшій за допустиму, то це є однією з причин кавітації. Кавітація - це порушення суцільності потоку рідини, яке відбувається внаслідок зниження тиску в насосі до критичного значення. Критичним називається тиск пароутворення в рідині. При кавітації з рідини виділяються пара і розчинені в рідині гази. Бульбашки пари і газу переносяться в область з тиском вище критичного, де й руйнуються з великою швидкістю, що супроводжується місцевими гідравлічними ударами. Внаслідок механічних і хімічних процесів, які відбуваються при кавітації, руйнується метал деталей насосів, а поверхня стає шорсткою (рис. 2.20).

 

Рис 2.20. Приклади руйнування робочих коліс насосів внаслідок кавітації

 

Отже, перевищення допустимої висоти установки насоса є основною причиною кавітації, але її розвитку сприяє значне збільшення подачі насоса, наприклад при збільшенні частоти обертання робочого колеса.

Явище кавітації є небезпечним для насосної установки, а тому його треба попереджувати, усуваючи вищеназвані причини. Все ж іноді позбавитися кавітації неможливо, тоді робочі колеса виготовляються з більш стійких матеріалів - необробленого чавуну, вуглецевої та нержавіючої сталі. Наявність кавітації в насосі легко встановити по шуму, тріску і дрижанню насосного агрегату, що супроводжується зниженням подачі, напору і ККД.

Явище усмоктування рідини насосами зв'язане з двома поняттями: висота усмоктування і висота самоусмоктування насоса. Висота усмоктування як явище, на відміну від геометричного її тлумачення, що відзначалося раніше, - це здатність насоса створювати вакуумметричний тиск в усмоктувальній порожнині в умовах рідинного середовища. Висота самоусмоктування - це та ж здатність насоса, але в умовах газового середовища (повітря), тобто колинасос і усмоктувальний патрубок не заповнені рідиною. Отже, як відзначалося раніше, висота усмоктування відцентрових насосів складає 4...8 м вод.ст., а висота самоусмоктування дорівнює 0,15...0,2 м вод. ст.