Лекция 2 Параметры насоса

Кавитация объясняется понижением абсолютного давления внутри насоса

(P1/ρg) до давления насыщенных паров (Pпар/ρg), при котором происходит холодное кипение жидкости, сопровождаемое образованием пузырьков.

Местоположение первоначального образования пузырьков находится в зоне, где давление P1/ρg самое низкое. Это место находится на входе жидкости на лопатки с тыльной стороны лопаток.

Под действием центробежной силы пузырьки с большой скоростью переносятся из зоны низкого давления в зону высокого давления,

которая находится на внешней образующей рабочего колеса.

Пузырьки под действием значительного избыточного давления резко захлопываются. В местах захлопывания происходят локальные гидравлические удары (на первом этапе шум похож на шелест бумаги).

Разрушение рабочего колеса (шум похожий на удар молотка по металлу). Падение КПД, H, Q.

Допустимое значение высоты всасывания

Наибольшее значение высоты всасывания может быть найдено (принимая P1=Pпар – условие возникновения кавитации):

	P		Pпар		V 2		Hг, макс – определяет компоновочное решение
							насосной станции, но не дает возможности численно
HГ, макс	атм				1	h0 1	оценить степень	развития кавитации	и сравнить
			g
	g				2g		кавитационные	характеристики	насосов,

изменяющиеся в ходе эксплуатации.

Поэтому вводится значение кавитационного запаса:

Pпар

P

V 2

Pпар

h E

1

1

1

g

g

2g

g

Используя уравнение для Hг и h, получим:

H доп

Pатм

Pпар

h

h

Г

g

g

доп

0 1

где:

hдоп hмин

В процессе экспериментов на стендах определяется hмин, при котором начинают появляться первые признаки кавитации, затем вводится коэффициент запаса φ=1,2÷1,5 и получают hдоп.

Значение hдоп в функциональной зависимости от расхода Q представляется графически в виде кривой hдоп – Q.

Допускаемый кавитационный запас (сокр. - ДКЗ, аналог англ. понятию - NPSH ).

Для определения hдоп можно также воспользоваться зависимостью Руднева:

					4
				Q			3
h		n
	10
доп			C

n – число оборотов; Q – расчетный расход;

C – кавитационный коэффициент быстроходности (зависит от коэффициента быстроходности ns насоса и определяется по таблице.

Меры борьбы с кавитацией

Для исключения появления кавитации необходимо следить за уровнем воды в приемном резервуаре. Уровень воды не должен понижаться ниже расчетного (Hг,доп).

Нельзя произвольно изменять диаметр, длину и конфигурацию всасывающего водовода, не проверив Hг,доп по формуле.

Температура перекачиваемой жидкости не должна быть более чем принятая при определении Pпар/ρg.

Необходимо следить чтобы поверхности внутри рабочего колеса и в “улитке” насоса были выполнены гладкими без шероховатостей и каверн.

В случае, если поверхности имеют шероховатости, то тогда может быть применен следующий способ:

Во всасывающем трубопроводе высверливают отверстие и подают воздух, который не дает сильно ударять жидкости по стенкам насоса. Расход воздуха составляет не более 2% от расхода перекачиваемой жидкости.

Задача №1

Центробежный насос забирает воду из колодца с уровнем Z1 = 1,5 м ниже насоса и подаёт Q = 20 м3/час в паровой котёл на высоту Z2 = 6,5 м при давлении в котле Pм = 12 атм (избыточное). Определить напор насоса, если всасывающая труба

имеет d1 = 100 мм, l1 = 6 м, нагнетательная труба d2 = 75 мм, l2 =

20,2 м. Коэффициенты местных сопротивлений: ограждающая сетка

на всасывании ζ 2= 5, коэффициент		0
гидравлического	трения λ = 0,029.
Температура воды 400 С, прочие
гидравлические	сопротивления не
учитываются.

Z2

Z1

Pм

3 3

1

2 2

1

Const Pатм

0

Решение:

Запишем уравнение насоса для данных условий (сечения 1-1 и 2-2):

	P2		P1			2	2
H						V2		V1
	g					2g
			g					2g

Далее запишем уравнение Бернулли для 0-0 и 1-1, 2-2 и 3-3:

P			P		V 2
атм	z		1		1	h
g	1		g		2g	0 1

		P		V 2	z z			P
z		2		2		2		3	h
1		g		2g	1			g	2 3

Выражаем P1/ρg и P2/ρg и подставляем в уравнение насоса:

H z	z	2		P3 Pатм	h	h	z	z	2		Pм	h	h
1				g	2 3	0 1	1				g	0 1	2 3

Переводим избыточное давление в м. в. ст.:

P		12 105
м			123,4м
40 g
		991 9,81

Вычисляем скорость во всасывающей и нагнетательной трубе:

V			4 Q			4		20		0,71м / с
								100 10 3 2
1		d12				3600 3,14
V			4 Q				4 20			1,26м / с
							3600 3,14 75 10 3 2
2			d22

Вычисляем гидравлическое сопротивление во всасывающей и нагнетательной трубе:

			l1				2			6						2
h0 1							V1									0,71			м
					сетка				0,029				5					0,17
			d1				2 g			100 10		3				2 9,81

		l	2		V 2		20,2		1,262
h					2	0,029				0,63м
2 3		d2			2 g		75 10 3		2 9,81

Определяем напор насоса:

H 1,5 6,5 123,4 0,17 0,63 132,2м

Задача №2

Q = 400 л/с; hвс = 0,7 м; hнаг = 5,8 м;

ηнасоса = 0,88; ηэлектродвиг. = 0,97;

Nв = ?

Nуд. = ?

H3 = 5 м

H2 = 45 м

H1 = 3,5 м

Решение:

Вычислим потребный напор насоса:

H Hст hвс hнаг 53,5 0,7 5,8 60м

Вычислим мощность на валу:

	g Q H		1000 9,81 400 10 3 60
Nв					267545Вт 267,55кВт
			0,88
	насос

Вычисляем удельную норму расхода элетроэнергии:

	Nуд		2,724		2,724	3,19кВт час
			насос электродвигатель		0,88 0,97

Определим расход перекачиваемой воды за месяц:

Qмесяц 400 10 3 86400 31 1071360м3 / месяц