-
Кавитация в насосах
Кавитация – это нарушение сплошности жидкости, которое происходит в тех участках потока, где давление, понижаясь, достигает некоторого критического значения.
Этот процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, заполненных парами жидкости, а также газами, выделяющимися из раствора. Затем пузырьки уносятся потоком в область с давлением выше критического, где бесследно исчезают за счет конденсации заполняющего их пара.
В практических расчетах в качестве критического давления принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре.
Качественное изменение структуры потока, вызванное кавитацией, приводит к изменениям режима работы гидравлической машины. Эти изменения принято называть последствиями кавитации.
Такие изменения нежелательны, так как они сопровождаются дополнительными потерями энергии.
Прямым следствием возникновения кавитации в любой гидравлической машине являются:
-
снижение энергетических параметров (подача, напор);
-
уменьшение КПД.
Возникновение сильных вибраций для различного гидравлического оборудования связано с появлением зон вторичного течения и значительной пульсации давления.
Разрушение, или, как принято говорить, «захлопывание» кавитационных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации.
В большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри.
Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией.
Возникновение и последующее развитие кавитации в лопастных насосах является следствием уменьшения абсолютного давления в потоке жидкости.
В качестве примера можно рассмотреть изменение давления воды при ее движении по проточному тракту лопастного насоса от входа во всасывающий трубопровод до рабочего колеса. На рисунке дан график изменения абсолютного давления в зависимости от значений различных параметров.
Понижение
абсолютного давления во всасывающей
линии центробежного насоса связано с:
-
местными потерями напора, при преодолении гидравлического сопротивления входного устройства всасывающей трубы;
-
увеличением скоростного напора;
-
увеличения геодезических отметок положения жидкости в трубе;
-
нарастания по длине трубы гидравлических потерь.
Из графика изменения абсолютного давления видно, что уже в сечении трубы, расположенном на уровне свободной поверхности, абсолютное давление в потоке будет меньше атмосферного.
Дальнейшее последовательное уменьшение абсолютного давления по мере продвижения жидкости по направлению к рабочему колесу происходит за счет увеличения геодезических отметок, нарастания по длине трубы гидравлических потерь,
Зная причины общего и местного понижения давления, можно предугадать, а в большинстве случаев и предотвратить появление кавитации в тех или иных элементах проточной части насоса.