Кавитация насоса: теория и расчеты
Обзор явления кавитации
Давление испарения жидкости — это давление испарения жидкости (давление насыщенного пара). Давление испарения жидкости связано с температурой. Чем выше температура, тем больше давление испарения. Давление испарения чистой воды при комнатной температуре 20℃ составляет 233,8 Па. В то время как давление испарения воды при 100℃ составляет 101296 Па. Следовательно, чистая вода при комнатной температуре (20℃) начинает испаряться, когда давление падает до 233,8 Па.
Когда давление жидкости снижается до давления испарения при определенной температуре, жидкость начинает образовывать пузырьки, что называется кавитацией. Однако пар в пузырьке на самом деле не является полностью паром, а также содержит газ (в основном воздух) в виде растворенных частиц или ядер.
Когда пузырьки, образующиеся в процессе кавитации, попадают под высокое давление, их объем уменьшается, и они даже лопаются. Это явление, когда пузырьки исчезают в жидкости из-за повышения давления, называется кавитационным коллапсом.
Явление кавитации в насосе
Когда насос работает, в локальной области его переливной части (обычно где-то за входным отверстием лопатки рабочего колеса) по какой-то причине, когда абсолютное давление перекачиваемой жидкости падает до давления испарения при текущей температуре, жидкость начинает испаряться, образуя пар и пузырьки. Эти пузырьки движутся вперед вместе с жидкостью, и, достигнув определенного высокого давления, жидкость высокого давления вокруг пузырьков заставляет их резко сжиматься и даже лопаться. Когда пузырек лопается, частицы жидкости с высокой скоростью заполняют полость и сталкиваются друг с другом, образуя гидравлический удар. Это явление вызывает коррозию компонентов, работающих от перегрузки по току, если оно происходит на твердой стенке.
Этот процесс называется кавитацией насоса.
Влияние кавитации насоса
Создают шум и вибрацию
Коррозионное повреждение компонентов, подверженных перегрузке по току
снижение производительности
Основное уравнение кавитации насоса
Допуск на кавитацию насоса NPSHr также называется необходимым допуском на кавитацию и называется необходимым чистым положительным напором за пределами заданной области.
NPSHa — это допустимая кавитационная нагрузка устройства, также называемая эффективной кавитационной нагрузкой, которая обеспечивается всасывающим устройством. Чем больше NPSHA, тем меньше вероятность кавитации насоса. NPSHa уменьшается с увеличением интенсивности движения.
Взаимосвязь между NPSHa и NPSHr при изменении потока.
Метод расчета кавитации устройства
hg=Pc/ρg－hc－Pv/ρg－[NPSH]
[NPSH] – Допустимый допуск на кавитацию
[NPSH] = (1,1 ~ 1,5) NPSHr
При большом расходе выбирайте большое значение, а при малом расходе — малое значение.
Дата публикации: 22 января 2024 г.