Кавитация в насосах.

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности течения жидкости.

Возникновение и последующее развитие кавитации в лопастных насосах является следствием уменьшения абсолютного давления в движущейся жидкости. Кавитация – это явление связанное с образованием в капельной жидкости пустот – пузырьков, наполненных паром или воздухом, возникающих при закипании жидкости. Находясь в области пониженного давления, пузырьки растут и превращаются в большие кавитационные пузыри – каверны.

Затем пузыри уносятся потоком в область с давлением выше критического, где разрушаются вследствие конденсации заполняющего их пара. Снижение энергетических параметров (подача, напор) являются прямым следствием возникновения кавитации.

Внутри насоса слышатся хлопки, чувствуется сотрясения, характерный шипящий звук. Результатом кавитации может стать разрушение насоса, в первую очередь концов лопастей колеса под воздействием мощных гидравлических ударов, возникающих при конденсации на этих поверхностях пузырьков пара. Одновременно материал подвергается интенсивной коррозии, так как в растворенном в воде воздухе содержится повышенное (по сравнению с атмосферным) количество кислорода. Вследствие этого поверхности становятся губчатыми и затем разрушаются.

Особенно подвержены кавитационному разрушению насосные лопастные колеса, отлитые из чугуна или углеродистой стали: более устойчива бронза. Весьма желательна тщательная обработка поверхностей.

Для предупреждения кавитации следует стремиться к понижению температуры перекачиваемой жидкости и обеспечения вакуумметрической высоты всасывания меньше допустимой, т.е. к уменьшению геометрической высоты всасывания, снижению потерь во всасывающем трубопроводе, скорости движения жидкости и частоты вращения рабочего колеса. На индивидуальных характеристиках насосов всегда наносится кривая начала кавитации.

Совместная работа наосов и сети.

Работа насоса и трубопровода связана следующими зависимостями

H = f (Q)

h_б = f (Q – q)

h_w = f (Q)

где Н – напор насоса;

Q – подача воды насосом;

h_б – уровень воды в баке водонапорной башни;

q – расход воды в системе;

h_w – гидравлическое сопротивление коммуникаций насосной станций, водоводов и сети;

В практике проектирования и анализа режимов работы насосов широко применяется метод графо – аналитического расчета совместной работы системы «насосы – сеть».

Требуемый напор для подачи воды потребителю

H = H_ст + h_{w, вс} + h_w,H + h_{w, тр}

где h_{w, вс} – потери напора во всасывающей линии;

h_w,H – потери напора в нагнетательной линии от насоса до точки присоединения водоводов;

h_{w, тр} – потери напора в водоводах и сети.

Потери h_w,H и h_{w, тр}, как правило, объединяют, т.е. h_H = h_w,H + h_{w, тр}, Насосы в системе работают в соответствии с характерной для них зависимостью между Q и H, т.е. график работы насосов определяется его рабочей характеристикой Q – H. Для построения графической характеристики Q – Н_тр системы подачи и распределения воды воспользуемся известными уравнениями гидравлики.

Потери напора в трубопроводах складываются из потерь на преодоление трения при движении жидкости по трубопроводу h_l и потерь на преодоление сопротивлений в его фасонных частях (местных сопротивлений) h_м, т.е.

h_w = h_l+ h_м

Гидравлические потери по длине трубопровода могут быть определены по формуле

;

где l – длина трубопровода;

D – расчётный внутренний диаметр трубы;

u – средняя скорость движения воды;

Q – подача;

g – ускорение свободного падения;

λ – коэффициент потерь напора.

Для определения потерь напора по длине трубопровода при построении его характеристики Q – H_тр удобно воспользоваться формулой

h_i = R*D²

где R – сопротивление трубопровода;

Скорости движения воды принимают в зависимости от диаметра трубопровода:

Диаметр труб, мм	Скорость в трубопроводе, м/с
	всасывающем	напорном
До 250 250-800 более 800	0,7 – 1 1 – 1,5 1,5 – 2	1 – 1,5 1,3 – 2 1,8 – 3

Местные сопротивления вычисляют по формуле

;

где ζ – коэффициент местных сопротивлений (приложение I);

u – средняя скорость движения жидкости по трубопроводу.