Допускаемая высота всасывания центробежного насоса

Если давление во входной части насоса понизится до некоторого критического значения (для дегазированных жидкостей до давления насыщенных паров), возникает кавитация — нарушение, сплошности потока вследствие выделения паров и растворенных газов. Кавитация сопровождается характерным шумом, вибрацией насосной установки, падением напора, подачи, мощности и КПД.

Из уравнения Бернулли для сечений 1-1 и 2 — 2 относительно плоскости О — О (рис. 10.20) следует, что давление р₂ у входа в насос и, следовательно, в рабочем колесе насоса тем меньше, чем больше вы­сота всасывания h_BC и потери напора h_a в трубопроводе

где р₀ — абсолютное давление в приемном резервуаре (чаще всего р₀ равно атмосферному давлению p_а); v_BC — скорость во всасывающем трубопроводе. При большой высоте всасывания давление на входе в насоcе становится равным давлению насыщенных паров и возникает кавитация. Следовательно, высота всасывания насоса ограничивается кавитацией. Поэтому для обеспечения надежной работы насоса при определении допускаемой высоты всасывания вводится кавитационный запас

 

где р_вп — давление насыщенных паров (прил. 3); допускаемый кавитационный запас; — критический кавитационный запас, определяемый по формуле С. С. Руднева:

где п — частота вращения вала насоса, мин^-1; Q — подача, м³/с; с — кавитационный коэффициент быстроходности, равный для обычных центробежных насосов 800... 1000.

 

 

ПРИМЕРЫ

10.12. Центробежный насос (рабочая характеристика при частоте вращения п — 2900 мин^-1 представлена на рис. 10.21) подает воду с температурой 20 °С по всасывающему трубопроводу (1₁ = 15 m,. d 1 = 150 мм, 1 = 0,018, = 6) и напорному трубопроводу (1₂ = = 43 м, d₂ = 125 мм, 2= 0,02, = 38) на высоту h = 11 м. Найти до­пускаемую высоту всасывания, если ди­аметр всасывающего патрубка d_ac — = 100 мм.

При какой максимальной подаче насос будет работать в бескавитационном режиме при высоте всасывания h_B = 1 м?

Решение. Строим характеристику насосной установки по формуле

Приводим конечные результаты расчетов

 

 

 

Абсцисса рабочей точки А (рис. 10.21) — подача насоса Q = 25 л/с, ордината — напор Н — 21,3 м.

Для определения допускаемой высоты всасывания находим скорос­ти во всасывающей трубе и всасывающем патрубке, потери напора во всасывающем трубопроводе и допускаемый кавитационный запас:

где с = 1000 — постоянная в формуле С. С. Руднева.

Допускаемую высоту всасывания находим по формуле (10.16):

 

 

Для определения максимальной подачи, при которой еще не на­ступает кавитация при высоте всасывания h_B — 1 м, построим зави­симость вакуумметрической высоты всасывания по формуле

 

Приводим конечные результаты расчетов

 

Абсцисса точки В пересечения кривой Н_ъш = / (Q), построенной по этим данным, с кривой H^доп _вак (рис. 10.21) представляет собой и искомую подачу Q. = 29 л/с.

10.13. Определить допускаемую высоту всасывания центробежного насоса, который при частоте вращения п = 2900 мин^-1 имеет подачу Q = 17,5 л/с, если длина всасывающей трубы l_B = 12 м диаметр d = 120 мм, сумма коэффициентов местных сопротивлений = 8, шероховатость стенок трубы = 0,2 мм> температура перекачиваемой воды t = 20 °С, атмосферное давление р_а — 100 кПа, диаметр всасывающего патрубка d_B = 120 мм.

Как изменится допускаемая высота всасывания насоса при увеличении диаметра всасывающего трубопровода до d_x = 150 мм? Коэффициент с в формуле С. С. Руднева принять равным 900.

 

Решение. 1. Находим потери напора во всасывающей трубе:

 

где кинематическая вязкость воды при температуре

20 °С (прил. 1);

 

 

то находим по формуле (4.8)

Поскольку

2. Находим критический кавитациоаный запас по формуле (10.17) и допускаемый кавитационный запас:

Давление насыщенных паров при 20 °С р_н._п = 2,4 кПа (прил. 3)'. 3.Допускаемую высоту всасывания находим по формуле (10.16)з

4. Если диаметр трубопровода увеличится до d₁ = 150 мм, то потери напора во всасывающем трубопроводе уменьшатся, а допус­каемая высота всасывания увеличится:

10.14. Определить наибольшее допускаемое расстояние /₂ от ко­лодца до центробежного насоса, который при частоте вращения п = 2900 мин^-1 имеет подачу Q = 8 л/с, если температура воды t = = 20 °С, высота всасывания h_nc — 6,9 м, длина вертикального участка трубопровода 1₁ = 8,2 м, диаметр трубопровода d = 100 мм, шеро­ховатость = 0,2 мм, коэффициент сопротивления всасывающего клапана = 5, коэффициент сопротивления колена = 0,3 (рис. 10.22).

 

Решение. Допускаемое расстояние /₂ от колодца до насоса найдем из формулы (10.16) для определения допускаемой вы­соты всасывания, в которой потери напора h„ зависят от длины /₂:

решения задачи сначала находим скорость движения воды, число Рейнольдса и коэффициент гидравлического трения

где v = 0,01 см²/с — кинематическая вязкость воды при 20 °С (прил. 1):

В данном случае имеет место переходная область сопротивления,

поскольку

 

Критический кавитационный запас

где постоянная С в формуле Руднева принята равной 1000. Допус­тимый кавитационный запас

Давление насыщенных паров при t = 20 °С для воды равно р_Нп =* = 2,4 кПа (прил. 3). Поэтому

Принимая атмосферное давление р_а — 100 кПа, находим

 

Из формулы (9.16) находим потери напора во всасывающем тру­бопроводе:

 

 

Подставим это значение в выражение (a):

 

Отсюда находим допускаемое расстояние от колодца до насоса 1₂ = 23,8

ГЛАВА 11. ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ