Кавітація. Допустима висота всмоктування
При русі рідини в каналах, що звужуються і згинаються (в робочому колесі насоса, на перегинах трубопроводів, в запірній арматурі) швидкість потоку збільшується, а тиск падає.
Там, де тиск знижується до тиску насиченої пари при даній температурі, відбувається швидке утворення бульбашок пари та розчинених газів. Після переходу в зону підвищеного тиску пара конденсується, бульбашки захлопуються. Виникають коливання тиску і як наслідок шум і вібрація. Це називаєтьсякавітацією.
Під час кавітації відбувається руйнування поверхні елементів проточної частини. Підвищена вібрація руйнує підшипники та ущільнення насоса. Через деякий час зростання бульбашок та їх злиття призводять до утворення газової пробки у трубопроводі та всмоктуючої порожнини насоса – відбувається розрив потоку рідини та зрив роботи насоса.
Основним способом попередження кавітації, що забезпечує надійну роботу насоса, є підтримання достатнього надлишкового тиску на вході насос. Перевищення тиску на вході в насос Pв над тиском насиченої пари рідини Pп, що перекачується, називаєтьсякавітаційним запасом мережі ?h.
Безкавітаційний режим роботи насосів забезпечується за умови дотримання умови ?h>>?hдоп, де допустимий кавітаційний запас насоса ?hдоп= k•?hкр; коефіцієнт запасу k = 1,1-1,5 встановлюється залежно від умов роботи та типу насоса; ?hкр - кавітаційний запас, що відповідає початку зниження параметрів. Значення його визначається за кавітаційних випробувань насоса. Допустимий кавітаційний запас ?hдоп наводиться в паспорті (технічному описі) насоса.
Висота всмоктування Hвс - це відстань між вільною поверхнею в резервуарі (водоеме), з якого рідина забирається насосом, івіссю робочого колеса. Якщо рівень рідини в резервуарі розташований вище за осю робочого колеса, то величина Hвс називається підпором.
Висота всмоктування з урахуванням гідравлічних втрат у всмоктувальному трубопроводі hвс і швидкісного натиску в ньому V 2 в/2g називається вакуумметричною висотою всмоктування.
Допустима вакуумметрична висота всмоктування, при якій забезпечується робота насоса без зміни основних характеристик, визначається виходячи з конкретних умов експлуатації насоса та розраховується за формулою:
де РВС — тиск у приймальному резервуарі, Па;
Pнп - тиск насиченої пари рідини (води) при робочій температурі.
Якщо розрахункове значення Hвс.доп позитивне, насос може працювати в режимі всмоктування з висотою всмоктування Hвс Hвс.доп.
У процесі експлуатації насосів можливі зміни основних параметрів їх роботи: можуть змінюватися подача, натиск і споживана потужність. Тому необхідно мати дані про взаємозв'язок основних параметрів насоса в досить широкому діапазоні їх зміни.
Залежність напору, споживаної потужності, ККД та допустимого кавітаційного запасу насоса від подачі називають характеристиками.
Зазвичай вони представляються як графіка H–H(Q); N-N(Q); h-h(Q); ?hдоп-?hдоп(Q)
Залежність напору від подачі H-(Q) називається напірною чи головною характеристикою. Характеристики насосів необхідні споживачеві для підбору обладнання, визначення умов монтажу та експлуатації, узгодження параметрів насоса із параметрами мережі.
Табл 1. Залежність тиску насиченої водяної пари та щільності води від температури