Шпаргалки к экзаменам и зачётам

Кавитация в лопастных насосах. Кавитационный запас и кавитационные  характеристики. Формула С.С. Руднева и ее применение.

Кавитация (пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей и др.

Как правило, зона кавитации наблюдается вблизи зоны всасывания, где жидкость встречается с лопастями насоса. Вероятность возникновения кавитации тем выше, — чем ниже давление на входе в насос; — чем выше скорость движения рабочих органов относительно жидкости; — чем более неравномерно обтекание жидкостью твердого тела (высокий угол атаки лопасти, наличие изломов, неровностей поверхности и т. п.)

Кавитационный запас, т. е. превышение удельной энергии потока энергии, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, равен:

где h — абсолютное давление на входе в насос.

Величина h зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого насоса экспериментально устанавливается минимальное значение кавитационного запаса hмин. Но в технической характеристике насоса указывается значение допустимого кавитационного запаса, т. е. такого кавитационного запаса, который надежно обеспечивает работу насоса без изменений его основных технических показателей. Допустимый кавитационный запас h_доп=Kд_h. Коэффициент запаса Кд в зависимости от конструкции, типа и назначения насоса принимают в пределах 1,1 — 1,5.

Кавитационные характеристики снимают на спе­циальных установках. Схема такой установки показана на рис. 1-9. Установка представляет собой замкнутую

Рис 1-9. Схемакавитационной установки.
1- центробежный насос; 2-резервуар; 3- вакуум-насос; 4 - расходомер;   5 - задвижки;   5 -манометр;   7 - вакуумметр.

циркуляционную систему, состоящую из испытываемого центробежного насоса 1, герметического резервуара 2, верхняя часть которого заполнена воздухом. Вакуум-на­сос 3 служит для откачки воздуха из резервуара и по­зволяет установить перед входом в насос любое давле­ние. Расход в системе регулируется задвижкой 5.
Кавитационная характеристика насоса (рис. 1-10) представляет собой совокупность

Рис. 1-10.Кавитационная характеристика.

кривых Q,Н,Nи в функции переменной вакуумметрической высоты вса­сывания.
Установка, представленная на рис. 1-9, позволяет при помощи вакуум-насоса и регулирующих задвижек 5 и 6 задавать различные значения полной вакуумметри­ческой высоты всасывания при постоянном значении производительности Q и числа оборотов рабочего коле­са п. Приборы, которыми оснащена кавитационная уста­новка, позволяют определять значение Н, N_и, соот­ветствующие различным значениям вакуумметрической высоты  всасывания. Из кавитационной характеристики представленной на рис. 1-10, нетрудно видеть, что пре­дельное значение вакуумметрической высоты всасывания, составляет 6 м вод. ст.Дальнейшее увеличение вакуум­метрической высоты всасывания поведет к разрыву сплошности потока перекачиваемой жидкости и далее к прекращению работы насоса.

  – критический кавитационный запас, рассчитываемый по формуле Руднева (6):

     где n – частота вращения рабочего колеса насоса ЦНС-300-120/600, n=1475 мин-1;

     c – кавитационный запас быстроходности насоса (7):