Определение кавитационного запаса насоса

Кавитация – процесс образования в жидкости паровоздушных пузырьков в области пониженного давления и их захлопывания в области повышенного давления. Кавитация начинается при понижении абсолютного давления в жидкости на входе в насос до давления  насыщенных паров  при данной температуре. Кавитация возникает на входе в рабочее колесо первой ступени.

При захлопывании (конденсации) кавитационных пузырьков в области повышенного давления в межлопастных каналах появляется шум в виде потрескивания, скрежета, вибрация, кавитационная эрозия поверхности рабочего колеса, снижается кпд насоса. Также при этом в микрообъемах жидкости повышается давление и температура (теоретически до 10000 К), а также происходят многие другие явления. При сильноразвитой кавитации – суперкавитации может произойти срыв (прекращение) подачи. Кавитация при работе насоса не допустима.

Необходимым условием отсутствия кавитации на входе в насос является превышение полного давления  над давлением парообразования , то есть давлением насыщенных паров:

> .

Превышение полного напора  на входе в насос над напором парообразования , приведенного к центру тяжести входного сечения насоса, называется кавитационным запасом :

,

где - абсолютное давление на входе в насос;

    - средняя скорость движения жидкости во всасывающем патрубке насоса;

    - давление насыщенных паров [2, 5, 6, 9].

Питательные, конденсатные и другие насосы, перекачивающие горячие жидкости, для бескавитационной работы должны иметь на входе в насос подпор  над осью насоса.

Из уравнения Бернулли, записанного для сечения 0-0 и 1-1 потока относительно плоскости сравнения, проходящего через ось насоса, можно определить  (рис.13).

.

Отсюда

.

Подставляя значение  в формулу для определения кавитационного запаса , можно получить, что

.

Так как в деаэраторе или конденсатосборнике , то

, м,

где  - потери напора во всасывающей линии насоса (определены ранее).

Вычисленное значение кавитационного запаса  должно быть не менее допустимого , приводимого в технической характеристике выбранного насоса. Если же < , то нужно увеличить подпор.

Для защиты от кавитационного разрушения (эрозии) рабочего колеса первой ступени насоса перед ним устанавливается предвключенное шнековое устройство (приложение Л), создающее дополнительный подпор. С течением времени эксплуатации насоса в условиях эрозионно-активной стадии кавитации это устройство будет разрушаться.