КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ

.

А’1 и А'2точки, соответствующие режимам работы насосов в одиночку.

Рассмотренная методика определения рабочих показателей насосов применима также к объемным насосам и к комбинации из объемного и центробежного насосов (рис, 11,6, в).

Отметим следующую особенность. Поскольку с увеличением Qмощность центробежного насоса обычно возрастает, то при остановке «партнера» он перегружается (переход из А2 в А'2на рис. 11.6, в). В объемном насосе снижение давления приводит, наоборот, к почти пропорциональному падению мощности (переход из А1 в А’1).

3. Последовательное соединение насосов.

Если центробежные насосы однотипные (это как бы ступени одного насоса), все обстоит просто. Если же они различные (рис. 11.6, г), то при расходах, больших чем QB, насос 2действует в режиме A2 с отрицательным напором. В этом случае насос 2необходимо выключить, ибо он потребляет мощность насоса 1.

При последовательном соединении объемных насосов их переливные клапаны настраивают на допускаемый перепад давлений DpK(рис 11.6, д). CB1D'кривая характеристики насоса с переливным клапаном (см. § 48 о дроссельном перепуске), CBD кривая характеристики двух насосов, Арабочая точка группы Точки режимов действия насоса. А1 —- при совместной работе, А' в одиночку с переливным клапаном, А"то же без клапана. О полезной мощности Nпв каждом случае можно судить по площади прямоугольника, в правом верхнем углу которого находится точка, соответствующая данному режиму действия (NП = QP).

КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ

При эксплуатации насосов, имеющих давление во всасывающем патрубке ниже атмосферного, возникает опасность кавитации. Кавитацией называется местное выделение из жидкости газов и паров (вскипание жидкости) с последующим разрушением (конденсацией и смыканием) выделившихся парогазовых пузырьков, сопровождающимся непрерывными гидравлическими микроударами высокой частоты, большими давлениями и температурами в центрах конденсации. Это явление ограничивает возможности действия насосов, турбин, а также гребных винтов.

Чистые жидкости подобно твердым телам выдерживают очень высокие напряжения растяжения. Однако реальные жидкости разрываются (кавитируют) при напряжениях сжатия (давлениях), близких к давлению паров. Это объясняется тем, что в реальных жидкостях имеются инородные частицы, твердые и газообразные, на поверхности которых образуются слабые для разрыва жидкости участки, служащие зародышами кавитации. Кавитация возникает также в микроскопической несмачиваемой трещине на поверхности рабочего органа гидромашины.

Падение давления жидкости до предельного значения может быть по всему сечению потока, и тогда происходит разрыв в этом сечении с образованием обширной паровой полости во всасывающем тракте насоса. Происходит срыв подачи. Если такой разрыв возникает в цилиндре возвратно-поступательного насоса, то следствием является сильный механический удар поршня о жидкость и возможно повреждение насоса. Падение давления может быть также местным, обусловленным неравномерностью распределения скорости и давления по сечению потока. Обратимся, например, к вращающемуся рабочему колесу центробежного насоса (рис. 11.7, а). Среднее по сечению давление изменяется в межлопастном канале от plдо р2, но на любой лопасти имеется избыток давления по передней поверхности amb и недостаток на задней поверхности anb. На передней кромке лопасти давление заторможенного потока равно р0. В некоторой точке профиля s давление ниже, чем pl,на Dрs. В этой зоне возникает кавитация, если чрезмерно снизить давление при входе в насос.

Существуют различные стадии кавитации при обтекании лопастей без тотального разрыва потока (рис. 11.7,б):

1 — в виде отдельных пузырьков, которые растут, передвигаются вдоль лопастей и исчезают (захлопываются);

2 — в виде стационарных полостей (отрывов), охватывающих часть лопасти рабочего колеса;

3 — в виде стационарных полостей, простирающихся по всей лопасти и замыкающихся за нею.

О появлении кавитации в динамических насосах свидетельствуют следующие признаки отрицательного действия ее на насос вплоть до повреждений.

1. Шум, происходящий в результате конденсации («захлопывания») паровых пузырьков и превышающий тот, который устанавливается при работе насоса в ударных режимах. Этот шум напоминает грохот перекатывающихся камней.

2. Снижение технических показателей — подачи, мощности, к. п. д. При низких значениях ns кривые характеристики резко падают с возрастанием подачи до значения, при котором начинается кавитация (рис. 11.7, в). В быстроходных центробежных насосах кривые изгибаются постепенно (рис. 11.7, г).

Эти различия в проявлении кавитации вызваны особенностями рабочих колес. В колесах с низким ns межлопастные каналы узкие и длинные. Как только давление на входе в колесо снижается до давления парообразования, небольшое увеличение расхода жидкости приводит к распространению паровой области по всей ширине канала. В колесах с высоким ns каналы между лопастями широкие и короткие. Поэтому требуется значительное увеличение расхода и соответствующее снижение среднего давления перед лопастями, чтобы зона парообразования распространилась на всю ширину канала.

В многоступенчатом центробежном насосе кавитация возникает только в первой ступени; поэтому снижение кривых Н и h выражено менее отчетливо, чем в одноступенчатом насосе.

Снижение кривых может начаться до того, как проявляется кавитация. Это вызвано выделением воздуха из воды или легких фракций из нефтепродукта при пониженном давлении на входе в колесо.

3. Интенсивный износ стенок (кавитационная эрозия) в зоне конденсации паровых пузырьков при длительной кавитации. Механизм этого явления до настоящего времени освещен не полностью. Опыты показали, что разрушение поверхностей — результат механического воздействия на них точечных гидравлических ударов («бомбардировок»), а электрохимические и химические процессы существенной роли не играют. Под влиянием колебаний давления, частота которых достигает 2500 Гц, материал стенок устает, и в нем появляются ослабления и трещины. Расчлененные зерна подвергаются колебаниям изгиба, что завершается их изломом в плоскостях спайки кристаллов и полным удалением. В образующуюся каверну проникает жидкость, смешанная с паром, и разрушение прогрессирует. Разъеденная поверхность приобретает губчатую текстуру.

Различные материалы сопротивляются кавитации по-разному. Неоднородные структуры, содержащие точки слабого сопротивления, благоприятствуют появлению микрокаверн. Наоборот, гомогенные мелкозернистые структуры сопротивляются кавитации лучше. Положение сплавов в порядке возрастания сопротивления кавитации [23]: чугун, обычная бронза, алюминиевая бронза, углеродистая сталь, хромистая сталь, нержавеющая сталь. Пористые и шероховатые поверхности, а также острые выемки снижают сопротивление кавитации так же, как и сопротивление усталости.

Вода более агрессивна, нежели масло, так как ее молекулы меньше и проникают в атакуемую поверхность глубже, чем молекулы масла.

4. Вибрации, интенсивность которых зависит от развития кавитации. Как во всяком явлении равновесия фаз, конденсация пара в полостях происходит с запаздыванием, вследствие чего возврат к равновесному состоянию совершается резко и охватывает большую часть паровой полости. Паровые полости как бы «дышат» — надуваются и сжимаются. Это явление на различных лопастях может быть сдвинуто по фазе, и тогда колебания давления могут суммироваться в ненулевую результирующую поперечную силу, действующую на ротор и вызывающую вибрации [23].


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАСОСОВ | РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ВСАСЫВАНИЯ




Дата добавления: 2015-01-21; просмотров: 3830;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.