1, Явище кавітації
Коли тиск рідини знижується до тиску випаровування при певній температурі, у рідині утворюються бульбашки. Це явище утворення бульбашок називається кавітацією. Бульбашки, що утворюються під час кавітації, під час течії під високим тиском зменшуються в об’ємі та з часом лопаються. Явище, коли бульбашки зникають у рідині внаслідок підвищення тиску, називається кавітаційним колапсом.
Під час роботи насоса, якщо абсолютний тиск перекачуваної рідини в локальній області (зазвичай у певній точці пізніше на вході лопаті робочого колеса) з якоїсь причини падає до тиску випаровування рідини при цій температурі, рідина починає випаровуватися в цьому місці, утворюючи велику кількість пари та утворюючи бульбашки. Коли рідина, що містить велику кількість бульбашок, проходить вперед через зону високого-тиску всередині робочого колеса, високий{2}}тиск рідини навколо бульбашок змушує бульбашки швидко зменшуватися та навіть лопатися. У той же час, коли бульбашка конденсується і розривається, частинки рідини заповнюють порожнину з високою швидкістю, створюючи сильний ефект гідроудару і вдаряючись об металеву поверхню з високою частотою ударів. Ударна напруга може досягати від сотень до тисяч атмосфер, а частота удару може досягати десятків тисяч разів на секунду. У важких випадках це може призвести до порушення товщини стінки.
Процес утворення бульбашок у водяному насосі та спричинення пошкодження компонентів потоку через розрив бульбашок називається кавітацією у водяному насосі. Коли у водяному насосі виникає кавітація, вона не тільки пошкоджує компоненти надструму, але також створює шум і вібрацію, що призводить до зниження продуктивності насоса. У важких випадках це може призвести до переривання рідини в насосі та перешкодити його належній роботі.
2. Основна формула співвідношення для кавітації насоса
Умови кавітації насоса визначаються як самим насосом, так і всмоктуючим пристроєм. Тому вивчення умов виникнення кавітації слід розглядати як з боку самого насоса, так і з боку всмоктувального пристрою. Основна залежність між кавітацією насоса полягає в тому
NPSHc Менше або дорівнює NPSHr Менше або дорівнює [NPSH] Менше або дорівнює NPSHa
NPSHa=NPSHr (NPSHc) - Починається кавітація насоса
NPSHa>NPSHr (NPSHc) - Насос без кавітації
У формулі NPSHa - кавітаційний припуск пристрою, також відомий як ефективний кавітаційний припуск, чим більша сума, тим менша ймовірність кавітації;
NPSHr - Допуск на кавітацію насоса, також відомий як необхідний припуск на кавітацію або динамічне падіння тиску на вході насоса. Чим менший NPSHr, тим краща антикавітаційна продуктивність;
NPSHc - критичний припуск на кавітацію, відноситься до припуску на кавітацію, що відповідає певному зниженню продуктивності насоса;
[NPSH] - Допустимий припуск на кавітацію – це припуск на кавітацію, який використовується для визначення робочих умов насоса; зазвичай приймається як [NPSH]=(1,1-1,5) NPSHc.
3, Розрахунок кавітаційного припуску пристрою
NPSHa=Ps/ρg+Vs/2g-Pc/ρg=Pc/ρg±hg-hc-Ps/ρg
4, Заходи щодо запобігання кавітації
To prevent cavitation, it is necessary to increase NPSHa so that NPSHa>НПШр. Заходи запобігання кавітації такі:
1. Зменшити геометричну висоту всмоктування Hg (або збільшити геометричну висоту зворотного потоку);
2. Щоб зменшити втрати при вдиху hc, можна докласти зусиль для збільшення діаметра труби, мінімізації довжини трубопроводу, вигинів, аксесуарів тощо;
3. Запобігання тривалої роботи в умовах інтенсивного руху;
4. За однакової швидкості та швидкості потоку використання подвійного всмоктуючого насоса зменшує швидкість потоку на вході та робить насос менш схильним до кавітації;
При появі кавітації в насосі слід зменшити витрату або швидкість під час роботи;
Стан басейну всмоктування насоса має значний вплив на кавітацію насоса;
7. Для насосів, що працюють у важких умовах, можна використовувати антикавітаційні матеріали, щоб уникнути кавітаційного пошкодження.
