Кавитация в центробежном насосе. Способы борьбы с кавитацией

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности (каверн) в тех местах потока, где давление снижается до значения, соответствующего давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, причем пузырьки пара переносятся потоком в область более высоких давлений, где происходит их конденсация. Процесс конденсации совершается мгновенно, и окружающая жидкость устремляется в образовавшиеся пустоты, что сопровождается сильными гидравлическими ударами и шумом. Если пузырек пара в момент его полкой конденсации находится на поверхности, ограничивающей поток, то удар приходится на эту поверхность.

Кавитация в насосе приводит к образованию кавитациокной эрозии, разрушающей насос. В первую очередь кавитационные разрушения возникают на тыльной стороне лопасти рабочего колеса у входной кромки.

Понижение абсолютного давления может вызвать выделение паров из жидкости в одном месте (местная кавитация) или во всей зоне (общая кавитация). Местное понижение давления возникает с возрастанием скорости в потоке при обтекании профиля лопасти колеса, при резких поворотах, при обтекании выступов и т. и. Общее падение давления может произойти вследствие увеличения высоты всасывания, возрастания температуры перекачиваемой жидкости, падения атмосферного давления. Кавитацию обнаруживают прежде всего по шуму, а также по падению характеристик и разрушению материала.

Кавитационному разрушению подвержены все материалы. Быстрее всего разрушается чугун, наиболее прочная – аустенитная сталь.

Быстрота разрушения чугуна объясняется присутствием в его структуре мягких графитовых включений, которые и разрушаются в первую очередь. Аустенитные стали устойчивы главным образом благодаря полной равномерности их структуры. Большое значение при прочих равных условиях имеет твердость материала. Именно этим, по-видимому, можно объяснить очень высокую стойкость алюминиевой бронзы.

Основным средством предупреждения кавитации, обеспечивающим нормальную работу центробежного насоса, является поддержание такого давления во всасывающем тракте, при котором кавитация не появляется.

Кавитация сопровождается изменением характеристик насоса. На рис. 7 наказано как изменяются характеристики насоса при кавитации; штриховыми линиями проведены нормальные бескавитационные характеристики.

Рисунок 7 – Характеристики насоса

Наилучшим способом борьбы с кавитацией считается изменение конструкции насосов таким образом, чтобы избежать создания пузырьков.

При невозможности изменения конструкции для снижения износа подвергающихся кавитации поверхностей (рабочего колеса) применяют высокоскоростное напыление или наплавку.