Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

в применении к осевым насосам понятия геометрической и вакуу.м-метрической высот всасывания остаются теми же самыми. Некоторым отличием при определении Нз для высокопроизводительных осевых насосов, к которым вода подводится конфузорными изогнутыми всасывающими трубами, является необходимость учета скоростного напора при входе в трубу и фактического характера распределения скоростей по сечениям потока. Уравнение (2.65) в этом случае принимает вид

?g 9g 2g 2g

где ан и атр - коэффициенты кинетической энергии (Кориолиса) во входном сечении и при входе во всасывающую трубу.

Отсчет геометрической высоты всасывания осевых насосов ведется от свободной поверхности воды в приемном резервуаре до плоскости, проходящей через оси лопастей рабочего колеса, у насосов с вертикальным валом и до наивысшей точки лопасти рабочего колеса у насосов с горизонтальным валом.

Необходимо обратить внимание на то, что высота всасывания насоса относится к числу параметров, имеющих чрезвычайно важное практическое значение при проектировании насосных станций. Параметр Нв, определяя положение насоса по отношению к уровню свободной поверхности в водоисточнике, определяет тем самым и глубину заложения фундамента машинного здания. С точки зрения уменьше"ния объема земляной выемки и облегчения конструкции машинного здания, а следовательно, и уменьшения капиталовложений на сооружение насосной станции в целом увеличение Нз является крайне желательным.

[Величина геометрической высоты всасывания неодинакова для насосов различных типов; даже для одного и того же рассматриваемого насоса она не остается постоянной в процессе его эксплуатации. Уравнение (2.65) позволяет установить функциональную зависимость ее значения от всех параметров, характеризующих конструктивные и эксплуатационные особенности насосной установки.

Атмосферное давление Ратм, определяющее положительную составляющую Нз и, в частности, возможность размещения насоса над уровнем жидкости в приемном резервуаре, существенно меняется в зависимости от высоты расположения насосной станции над уровнем моря.

Аналогичная ситуация наблюдается при откачке насосом жидкости из замкнутого объема (схема III), так как отрицательное значение избыточного давления ризб над свободной поверхностью, по существу, равносильно изменению геодезической отметки.

Влияние конструкции проточной части рассматриваемого насоса на геометрическую высоту всасывания оценивается наличием в уравнении (2.65) члена рп-абсолютное давление на входе в насос. Значения Рн, необходимые для бесперебойной и надежной работы насоса во всем диапазоне изменения напора и подачи, зависят от особенностей лопастной решетки рабочего колеса и определяются специальными расчетами.

Высота всасывания Нз заметно изменяется в зависимости от режимов работы насоса, характеризуемых, в частности, скоростным напором

на входе Возрастание скорости потока, вызываемое увеличе-

нием подачи насоса, приводит к уменьшению Нз и необходимости расположения насоса ближе к уровню свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре.

Особенности компоновки насосной станции и, в частности, конструкция всасывающей линии, характеризуемая гидравлическими потерями v, также являются важным фактором в определении зна-

чения геодезической высоты всасывания Hs. Структура формулы (2.65) указывает на предпочтительность коротких всасывающих линий сМалой скоростью течения и минимумом местных сопротивлений.

В заключение следует сказать, что отметка уровня свободной поверхности в приемном резервуаре насосной установки в процессе ее эксплуатации, как правило, непрерывно меняется. Это обстоятельство также необходимо учитывать при определении Hs. Более подробно об этом говорится далее (см. § 55).

§ 13. КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ. ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЫСОТЫ ВСАСЫВАНИЯ

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности течения жидкости, который происходит в тех участках потока, где давление, понижаясь, достигает некоторого критического значения. Этот .процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, наполненных преимущественно парами жидкости, а также газами, выделившимися из раствора. Находясь в области пониженного давления, пузырьки растут и превращаются в большие кавитационные пузыри-каверны. Затем пузырьки уносятся потоком в область с давлением выше критического, где разрушаются практически бесследно вследствие конденсации заполняющего их пара. Таким образом, в потоке создается довольно четко ограниченная кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками.

Критическое, с точки зрения возникновения кавитации, давление определяется физическими свойствами жидкости и в зависимости от ее состояния может меняться в довольно значительных пределах. Тем не менее в практических расчетах, связанных с рассмотрением кавита-ционных режимов работы насосов, в качестве критического давления, при котором начинается кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Классическим примером является возникновение кавитации на обтекаемом потоком профиле. Один из возможных вариантов распределения давления на поверхности профиля изображен на рис. 2.8: Вызванное отклонением линий тока понижение давления на спинке профиля в районе точки А может привести к образованию кавитационной зоны, протяженность которой Я safBH-сит от плотности ,ро, давления ро и скорости Vq набегающего потока, формы профиля и угла атаки.

Качественное изменение структуры потока, вызванное кавитацией, приводит к изменениям режима работы гидравлической машины или системы. Эти изменения принято называть последствиями кавитации.

Элементы проточной части по v

гигтпоогтгт г.г. - Рис 2.8. Кривые распределения давления

гидравлических машин вообще по поверхности профиля и схема образо-и лопастных насосов, в частно- вання кав1тацион1ной зоны

СТИ, представляют собой СОЧе- "" выауклой поверхности; 2-ла вогну-M<jinsxj I uuuun LUHC той тховерхности; 3 - кавитационная зона

тание направляющих поверхностей, предназначенных для управления потоком. Если кавитационная зона возникает на такой поверхности, то она изменяет ее эффективную форму и, следовательно, изменяет путь потока. Такие изменения нежелательны и сопровождаются дополнительными потерями энергии. Снижение энергетических параметров (подача, напор) и уменьшение коэффициента полезного действия являются прямым следствием возникновения кавитации в любой гидравлической машине.

Неустойчивость кавитационной зоны и вызванные появлением этой зоны вторичные течения жидкости приводят к значительным пульсациям давления в потоке, которые оказывают динамическое воздействие на поверхности, направляющие поток. Результаты многочисленных экспериментальных исследований и опыт эксплуатации различного гидравлического оборудования указывают на появление сильных вибраций в тех случаях, когда развившаяся кавитация являлась единственным изменением характеристик потока.

Разрушение, или, как принято говорить, «захлопывание» кавита-ционных пузырей при переносе их потоком в область с давлением выше критического происходит чрезвычайно быстро и сопровождается своего рода гидравлическими ударами. Наложение большого числа таких ударов приводит к появлению характерного шипящего звука, который всегда сопутствует кавитации. И, наконец, в подавляющем большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри.-Это разрушение, являющееся одним из самых опасных последствий кавитации, называют кавитационной эрозией. Механические повреждения рабочих органов гидравлических машин в результате кави-та1ционной эрозии могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих их нормальную эксплуатацию и даже делающих ее практически невозможной.

Возникновение и последующее развитие кавитации в лопастных насосах является следствием уменьшения абсолютного давления в движущейся жидкости. Рассмотрим, как меняется давление воды при ее движении по проточному тракту лопастного насоса от входа во всасы-

Рис. 2.9. Изменение давления потока в элементах всасьгоающей линад центробежного насоса

78�28435