Кавитация в насосах

Под кавитацией понимают комплекс механических и электрохимических явлений возникающих в потоке в результате снижения давления ниже давления насыщения жидкости при данной температуре. При этом из жидкости начинают выделяться пар и растворенные в ней газы. Кавитация сопровождается шумом, ухудшением энергетических характеристик насоса и разрушением его конструктивных элементов. При развитой кавитации, когда паро-газо-водяная смесь заполняет все межлопаточное пространство, происходит разрыв сплошности потока и "срыв" (прекращение) подачи.

Согласно ударной гипотезе кавитационного разрушения в зоне "схлопывания" кавитационного пузырька давление достигает весьма больших значений, возникают местные гидравлические удары, которые, в конечном итоге, приводят к разрушению металла.

Для безкавитационной работы насоса необходимо соблюдать требование: минимальное абсолютное давление в насосе должно быть больше давления насыщения при данной температуре

.

Величиной, характеризующей безкавитационную работу насоса, является кавитационный запас – разность между удельной энергией потока на входе насоса и энергией, соответствующей давлению насыщения.

. (3.8)

Значение кавитационного запаса, при котором возникает кавитация, называют критическим. Режим работы насоса, когда при неизменной подаче начинается падение напора, называют первым критическим режимом. Ему соответствует первый критический кавитационный запас Dh_I. При дальнейшем уменьшениикавитационного запаса Dh кавитационная каверна расширяется и приближается к концу рабочей лопатки. При некотором значении Dh_II она теряет устойчивость, и это сопровождается резким снижением напора.

Для того чтобы насос не работал в режиме кавитации из-за неточности учета всех факторов на нее влияющих, в качестве допустимого кавитационного запаса принимают величину, на (10…30)% большую Dh_I, то есть

.

Выразим удельную энергию потока на входе в насос из уравнения Бернулли, записанного для участка всасывающего трубопровода, расположенного между сечениями, соответствующими свободной поверхности жидкости и входному патрубку насоса.

.

Подставим полученное выражение в уравнение для определения кавитационнго запаса (3.8)

.

Заменим Dh на допустимый кавитационный запас. Выразим из последней зависимости высоту всасывания. Найденная величина представляет собой допустимую высоту всасывания

,

превышение которой при монтаже насоса приведет к описанным здесь негативным явлениям.