Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф., 1975 - Высокооборотные лопаточные насосы, страница 3

Различают критические (наименьшие) кавитационные запасы гайно, когда обеспечивается работа насоса без кавитационного срыва, без снижения напора из-за кавитации и т. п. По существу работу без последствий кавитации определяет необходимое превышение статического давления над давлением упругости насыщенного пара р,„— р,.

Но обычно принято оценивать кавитационный запас в единицах полной удельной энергии, так как полный запас удельной энергии жидкости (давление в баке, гидростатический напор на всасывании и т. п.) при заданной скорости входа свх определяет статическое давление входа. о Рнс. б Энергетнческне характе- Рнс. 7. Уннверсальнан кавнтаннрнстнкн высокооборотного на- оннан характеристика насоса соса Необходимо знать параметры насоса на различных режимах его работы по Я, го и р,„. Для этого должны быть известны энергетические и кавитационные характеристики высокооборот:ного насоса. Энергетические характеристики чаще всего пред- Н лг ставляются в виде графических зависимостей ыт ',оз ' т) = г'~ — ~ (рис. 6).

По таким зависимостям нетрудно опреде'- га ° лить для любого заданного режима насоса по Я и ы его основные энергетические показатели: развиваемый напор О, потребляемую мощность Х и коэффициент полезного действия и. Поэтому изображенные на рнс. б графические зависимости часто называют универсальными энергетическими характеристиками насоса. Универсальная кавитационная характеристика высокооборотного многорежимного насоса чаше всего представляется в виде графической зависимости — = ) ~ — ) (рис. 7). Универзлр /я'т гов ы сальные энергетические и кавитационные характеристики можно получить как расчетным, так и экспериментальным путем. Однако современные методы теоретического расчета характеристик еше не обладают достаточной точностью.

Поэтому почти всегда необходимо экспериментальное определение энергетических и кавитационных характеристик высокооборотных насосов на специальных испытательных установках. На рис. 8 показана принципиальная схема такой испытательной установки. Рабочая жидкость нз емкости 1 поступает в фильтр 2 и далее к испытуемому насосу 8. Приводом для вращения насоса 8 является электромотор 4, который связан с валом насоса через мультипликатор 5, предназначенный для увеличения частоты вращения вала насоса по отношению к частоте вращения вала электродвигателя. Мультипликатор 5 Рнс. 8. Схема установки для испытаний высокооборотных насосов: ! — емкость для рабочей жидкости; У вЂ” фильтр; 8 — пспытуемый насос; 4 — электромотср; 8 — мультмплкнатор; б — весовое устройство для намеренна крутяшего момента; ! — «оловая часть установкн; 8 — аадакжка; 9 — компенсапяонкый бачок; !Π— опнсы- ваюжнй эжектор; г! — датчики уровня «подвешен» относительно своей оси с целью измерения крутя-' щего момента весовым устройством 6 и определения мощности, потребляемой насосом 3.

Вал испытуемого насоса установлен в специальную ходовую часть 7. После'насоса рабочая жидкость проходит задвижку 8 и возвращается обратно в емкость 1. Задвижкой 8 устанавливается режим работы насоса пб расхо-' ду Я. Для изменения давления в емкости 1 (или давления перед насосом рвт) производится подача воздуха в компенсация онный бачок 9 или сброс его оттуда, в том числе с применейием' отсасывающего эжектора 10 или вакуум-насоса. Наличие компенсационного бачка 9 исключает прямой контакт сжатого воздуха с жидкостью в емкости 1 и тем самым изменение концентрации растворенного воздуха в рабочем теле в процессе испытаний. Для контроля наличия жидкости в бачке 9 установлены датчики уровня 11. Рабочим телом в описываемой испытательной установке обычно является вода, хотя и не исключается возможность применения любой другой жидкости. В последнем случае, естественно, схема и эксплуатация установки значительно усложняются.

Энергетические и кавитационные характеристики, представ. ленные на рис. 6 и 7, обычно снимаются на воде. Если критическое давление на входе в насос значительно ниже атмосферного, то вода должна быть деаэрированной, чтобы исключить влияние на кавнтационную характеристику выделяющегося во всасывающих трубопроводах воздуха (62). Для этого можно также установить непосредственно перед насосом специальную сепарационную емкость. При испытании насосов на вязких или сжимаемых рабочих телах универсальных характеристик вида и. м.

/0~ — —; —; Ч =-~~ — ) можно и не получить из-за «расслоения» «Р м« (О их по угловой скорости «з. В этих случаях характеристики строятся в виде функций Н; Лl; П=~Я) при нескольких значениях ~«=сопзй То же можно сказать и об универсальной кавитационной характеристике. Экспериментальные универсальные энергетические характеристики насоса снимаются следующим образом. Электродвигателем 4 (см. рис. 8) устанавливается заданная частота вращения вала насоса с«.

Дроссельной задвижкой 8 — заданный расход Я. При этом давление на всасывание р,„ должно значительно превышать критическое давление р..«р. Когда режим устанавливается, фиксируются все внешние параметры насоса: с«, (1, р„, р,„,, М„р. Таким же образом снимаются параметры насоса еше на нескольких режимах по ы и Я. Далее для каждого режима определяются напор Н, мощность Н и коэффициент полезного действия и. По полученным данным строятся универсальные энергетические характеристики насоса.

Универсальные кавитационные характеристики насоса строятся на основе экспериментальных срывных кавитационных характеристик, представляющих собой зависимости Н=1'(р„„) или Н=1(Ьй) при <о и Я=сонэ( (рис. 9). Падение напора Н при понижении давления на всасывании происходит из-за возникновения и развития в проточной части насоса явления кавитации (см. гл. П1). На срывной характеристике обычно можно отметить два характерных режима: первый — критический режим (р,м — начало изменения напора Н и второй — критический режим (срывной) (р„п) — начало резкого падения напора Н или срыв режима насоса. 16 0мвй и Р5м Рв зь ьь н — н функций —; — и 6„=1~ —, где 6„= — от- ой ь' ~м~ и, носительное падение напора насоса при переходе с 1 на П критический режим. Величина критического кавитациопного запаса связана с параметрами насоса известным соотношением: йй„, = — +).„, —, с~ иР где Х„р — кавитационный коэффициент, который определяет падение давления от входного сечения до области минимального давления, в зависимости от интересующего режима будем различать А„„Хп Хп, Х~п, .кроме того, для оценки антикавдтацион- гт Представляют интерес еше два характерных кавитационных режима.

Один из них определяет начало возникновения кавитационных явлений у профилей лопаток рабочего колеса (р„,„,ч> >рмп). Он не всегда может быть обнаружен по изменению внешних параметров насоса. На режимах насоса с начальной кавитацией возможны эрозионные повреждения материала стенок колеса. Другой кавитационный режим, который возникает при р,ып>р„п, называют режимом запирания. Он характеризуется тем, что дальнейшее снижение входного давления невозможно без уменьшения расхода через насос.

При этом давлении напор насоса может изменяться от точки А (начало режима запирания, см. равд. 2.5) до точки 1П (суперкавитаци- м=солтг онный режим, см. гл. П1). 0 между первым и вторым ( Т н критическими режимамн невелико и допустимо ппи эксплуатации насоса, то „! при построении универсаль- А ной характеристики прини- ,„! мают р„„р — — р,,п., если изменение напора насоса недопустимо, то соответствен- но принимают р„.„р=р„.ь Иногда критическим давлением на входе считают такое давление, при котором напор насоса уменьшается на некоторую предельную величину (например, на 2 или Зз~з). Работа насоса при р,„<"р,,п обычно недопустима. Часто универсальная кавитационная характеристика насоса строится на одной координатной плоскости в виде В технической системе единиц выражение для коэффициента С. С.

Руднева записывается в следующем виде: С б,аз у'Е зл' К~Э где и — скорость вращения вала насоса в об/мин; Я вЂ” объемный расход через насос в мз/с; ' Лй„р — критический кавитационный запас в и. (3) ных качеств насоса применяется кавитационный коэффициент быстроходности или коэффициент С. С. Руднева: С„= 298 (2) дам Глава Т ТЕЧ Е НИ Е ЖИДКОСТИ В ЭЛЕМЕНТАХ ШНЕКО-ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА цк подвод Подводы высокооборотных насосов влияют в основном нв антикавитационные качества насоса, его размеры и массу. Увеличение потерь в подводе и неравномерности потока на выходе из подвода отрицательно сказывается на антикавитационных качествах насоса. Подводы центробежных и шнеко-центробежных насосов практически не отличаются друг от друга. Применяют следующие виды подводов: конический прямой патрубок, коленообразный входной патрубок, полуспиральный входной патрубок, кольцевой патрубок и спиральный патрубок.

Кольцевой патрубок (рис. Е1) имеет постоянную по углу ~р плошадь проходных сечений, в спиральном и полуспнральном патрубках площадь сечения с углом ~р уменьшается. Исследования 138, ?41 показывают, что эти трн вида патрубков имеют близкие характеристики по потерям и неравномерности потока. Вместе с тем меньшие габариты и масса могут быть получены при использовании спирального патрубка. Наилучшую равномерность потока и наименьшие потери обеспечивает конический прямой патрубок. Однако часто не удается использовать этот вид подвода из-за общей компоновки насоса.

По параметрам к коническому прямому патрубку приближается колеиообразный подвод. Его характеристики могут быть улучшены постановкой в зоне подвода потока одной или нескольких направляющих лопаток. На течение в патрубке значительное влияние оказывает шнек, расположенный на выходе пз него. При малых расходах и при перерасшпренных входах в шнек на номинальных расхода закрученные обратные токи, выходящие из шнека, проникают в подвод. При наличии кольцевого, полуспирального и колено- образного с направляющими лопатками подводов закрутка гасится в патрубке и не переходит во входной трубопровод, а в случае прямого и коленообразного патрубка без лопаток закрутка передается во входной трубопровод.