1. Явление кавитации
Когда давление жидкости снижается до давления испарения при определенной температуре, в жидкости образуются пузырьки. Это явление образования пузырьков называется кавитацией. Пузырьки, образующиеся при кавитации, при протекании под высоким давлением уменьшаются в объеме и в конечном итоге лопаются. Явление исчезновения пузырьков в жидкость вследствие повышения давления называется кавитационным коллапсом.
Если во время работы насоса абсолютное давление перекачиваемой жидкости в определенном месте (обычно в определенной точке на входе в лопатку рабочего колеса) по какой-либо причине падает до давления испарения жидкости при этой температуре, жидкость начинает испаряться в этом месте, производя большое количество пара и образуя пузырьки. Когда жидкость, содержащая большое количество пузырьков, проходит вперед через область высокого-давления внутри крыльчатки, жидкость под высоким-давлением вокруг пузырьков заставляет пузырьки быстро сжиматься и даже лопаться. В то же время, когда пузырек конденсируется и разрывается, частицы жидкости заполняют полость с высокой скоростью, создавая сильный эффект гидроудара и ударяясь о металлическую поверхность с высокой частотой ударов. Ударное напряжение может достигать сотен и тысяч атмосфер, а частота ударов может достигать десятков тысяч раз в секунду. В тяжелых случаях это может привести к нарушению толщины стенки.
Процесс образования пузырьков в водяном насосе и повреждения компонентов потока из-за разрыва пузырьков называется кавитацией в водяном насосе. Кавитация, возникающая в водяном насосе, не только повреждает компоненты сверхтока, но также создает шум и вибрацию, что приводит к снижению производительности насоса. В тяжелых случаях это может нарушить подачу жидкости в насос и помешать ему работать должным образом.
2. Основная формула соотношения кавитации насоса.
Условия кавитации насоса определяются как самим насосом, так и всасывающим устройством. Поэтому изучение условий кавитации следует рассматривать как со стороны самого насоса, так и со стороны всасывающего устройства. Основная взаимосвязь между кавитацией насоса такова:
NPSHc Меньше или равно NPSHr Меньше или равно [NPSH] Меньше или равно NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Начинается кавитация в насосе
NPSHa>НПШр (НПШк)- Насос без кавитации
В формуле NPSHa - припуск устройства на кавитацию, также известный как эффективный припуск на кавитацию, чем больше величина, тем меньше вероятность кавитации;
NPSHr - Допуск на кавитацию насоса, также известный как необходимый допуск на кавитацию или динамический перепад давления на входе насоса. Чем меньше NPSHr, тем лучше антикавитационные характеристики;
NPSHc - критический допуск на кавитацию означает допуск на кавитацию, соответствующий определенному снижению производительности насоса;
[NPSH] - Допустимый допуск на кавитацию — это допуск на кавитацию, используемый для определения условий эксплуатации насоса, обычно принимаемый как [NPSH]=(1,1-1,5) NPSHc.
3. Расчет припуска на кавитацию устройства.
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4. Меры по предотвращению кавитации
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>НПШГр. Меры по предотвращению кавитации следующие:
1. Уменьшить геометрическую высоту всасывания Hg (или увеличить геометрическую высоту противотока);
2. Для уменьшения ингаляционных потерь hc можно предпринять усилия по увеличению диаметра трубы, минимизировать длину трубопровода, изгибов, комплектующих и т. д.;
3. Предотвратить длительную работу в условиях интенсивного движения;
4. При той же скорости и расходе использование насоса двойного всасывания снижает расход на входе и делает насос менее склонным к кавитации;
При возникновении кавитации в насосе следует уменьшить подачу или снизить скорость во время работы;
Состояние всасывающего бассейна насоса оказывает существенное влияние на кавитацию насоса;
7. Для насосов, работающих в суровых условиях, можно использовать антикавитационные материалы, чтобы избежать кавитационных повреждений.
