Боровский Овсянников Чебаевский Шапиро Лопастные насосы_150dpi (1047810), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Вс1сственпо, что чем больше пара прн атом б)дет перекачивать насос, тем лучшимн аптикавптационнымп свойс|вачи он будет об,тадать. Л,тя оценки аптикавптационных свойсгв насосов, пгрскачиваюших кипягцие жидкости, запишем уравнение (4,1) для однофазной жидкости в исходном состоянии: ЬЬ„~ = ' + — „= й „„— +. (4,20) Рвх.кр Рп (гвх) ('юх) Р,к где Акр, — статическая составляюшая критического кавитациоиного запаса насоса; р*„— давление насыщенных паров однофазиой жидкости в исходном состоянии (напрнмер, в емкости, откуда жидкость перекачнвается насосом через теплонзолироваиный трубопровод).
Прн этом предполагается, гго жидкосп иа входе в насос по величине давления насыщенных паров каь бы находится в метастабпльпом состоянии, ес температура может превышать температуру кипения, а фазового перехода пе наступает, Остановимся более подробно на определении Ьйгв по формуле (4.20). На рис. 4.5 приведена схематическая зависимость давления насыщенных паров жидкости р„от температуры Т, а на рис. 4.6 .ьчп1 срывная кавпташюпная характеристика пасоса, работающего иа кипящей жидкости, где величина Ь„р„определялась в сон~и гствпи с уравнениями (4.!) и (4,20).
Исходному состоянию жптьостп иа входе в насос (когда кипения в потоке иет) соо~в ~г1вует точка А (см. рис, 4.5 и 4.6), в которой р.,>р„. В атом слу ас расчеты по уравнению (4.1) и по уравнению (4.20) дак ~ одно и то же значение Лй. То же можно сказать обо всех точках, лежащих на линни АБ, вкгпочая точку Б, которая соответствует насыщенному состоянию жидкости (р„=р,). Рис.
4.5, График влияния давления иа входе в насос иа веяичину относительного иерегрсва екидкостн «нр ст г! «нрст тофорнрое(о!о) по фор«уре!о и «с т Рис 46 Срывнаи кавятаиионная характеристика насосе, ~ирека нксаомего киияигусо нсндкость Если принять процесс расширения (пс!Рснтб)~а оиг!ппя) жидкости адпабатпческпм и равновесным, то обр.! к гси!пе в потоке паровой фазы.
согласно уравиеншо эп р! ии, сопровождается падением температуры жидкости, которог и.«!внснмо от процесса расширения однозначно определено!сч! уменьшением давле- ).сли срыв режима насоса произошел на липин АБ, то никаких фазовых переходов иа входе в насос не происходит и расчет !:й„р можно производить по формуле (4.1), В точке Б, согласно уравнениям (4.1) и (4,20), статическая составляющая кавитационного запаса й„об. ращается в нуль. Прп уменьшении дав, л ! пения р„до значения.
ле кащего ниже кривой насыщения, метастабс!льному состоянию жидко- А А сти будет соответство- Е' 1 вать точка 0' (см. рнс. 4.б и 4.б). лг т т„, г В реальных услош- лтл ях перегретое (метастабильное) состояние жидкости являстси неустойчивым и, как правило, в турбулизироваииых потоках такого состояния жидкости не наблюдается. Поэтому равновесному состоянию потока жидкости на всасыванпи соответствует точка Д, находящаяся на линии насыщения. ния в потоке.
Эта связь выражается уравнением фазовых пре- вращений Клапейрона — Клаузиуса Ау опт (рж — рп) т р„ила„ (4.2 1) где Ьр, — падение давления в потоке ниже упругости насыщенных паров. Поэтому в точке В температура потока меньше, чем в точке В' на величину Ьт. В этом случае при расчете Ьй по формуле (4.!) статическая составляющая кавитациониого запаса й„будет равна нулю (см. точка Д на рис. 4.6), в то время как при расчете по уравнению (4.20) она будет принимать отрицательные значения (точка Д'), так как р„-<р„. Аналогичная картина наблюдается и при дальнейшем уменьшении р„вплоть до точки Е, соответствующей срыву режима работы насоса.
Таким образом, прн расчете Лй„р по уравнению (4.20) термодинамические параметры потока яепосредственно перед насосом приводятся как бы к исходным параметрам потока, находящегося вдали от насоса„где кипения еще нет. В случае положительных значений статической составляющей кавитацноииого запаса лгрь, насос срывает при работе его на неккпящей жидкости, отрицательных значений — на кипящей жидкости. Изложенные выше физические соображения и определяют способы снятия кавитациониых характеристик насосов„а также измерительные средства в тех случаях, когда кавнтационный срыв режима насоса происходит при давлениях на всасывании, близких к давлению насыщенных паров рабочего тела.
Подробное описание этпх способов и измерительных средств сделано в работе 1621. Поскольку все способея определения кавитационных характеристик насосов (когда давления на всасыванин близки к давлению насыщенных паров рабочей жидкости) с помощью различных измерительных средств связаны с непосредственным нахождением величины Ь~р„, а не Лйлр, то различные кавитационные характеристики насосов удобнее строить в виде функций от Л„или й„/м' (см. рнс. 4.2 — 4.4). Результаты экспериментов иа горячей воде выявнлв, что при перекачке насосом кипящей жидкости (6,;н„<0) сохраняется приближенная зависимость Ы1,/ы'=сопз1 при 1,чы=сопз1 (см. рпс.
4.4). Это интересный результат, так как, чем выше частота вра1пепия вала насоса, тем лучшей всасывающей способностью он будет обладать при работе на кипящей жидкости. Анализ экспериментальных и расчетных кавитационных характеристик высокооборотных шнеко-цеитробежных насосов на кипящих жидкостях показал также, что формула (4.16) для оп- рсделения термодинамической поправки ЛА, справедлива и для кипящих жидкостей (в этом случае в формулу следует под- ставлять р, = р'„).
4Д ВЛИЯНИЕ ГАЗОСОДЕРЖАННЯ В ЖИДКОСТИ НА КАВНТАМ,ИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА 4.5.1. Понятия о растворах газов в жидкостях В общем случае раствором называется гомогениая система, состоящая из двух илн большего числа химически чистых веществ. Растворы характеризуются равномерным распределением молекул или атомов всех составляющих раствор компонеятов по всему объему.
Если процесс образования раствора не сопровождается изменением объема и тепловыми эффектами, то такой раствор называется идеальным. Когда мольиая доля растворителя а ' значительно больше молькой доли растворенного вещества и'г(п'»к>(2 —:Ь) ° 10' ° и;), то раствор считается бесконечно разбавленным, свойства которого довольно близки к свойствам идеального (26, 27). Большинство рабочих тел, перекачиваемых насосами, представляют собой растворы, в которых растворителем является жидкость, а растворенным веществом — газы.
Газы могут раствориться в жидкости во время процесса получения, хранения и транспортировки, Так как для большинства перскач»»вась»ых насосами жидкостей соблюдается не1»авс»»ство —,' (2-э 5). 10", то будем в »»„' дальнейшем считать перекачиваемые растворы бесконечно разбавленными. Для таких растворов прн равновесных условиях мольная доз»» растворенного в жидкости»'-го газа может быть определена па осяованин закона Генри и,'» = и,",рк = кр», »»е параметры со штрихом относятся к жидкой фазе, параметры с двумя штрихами — к газообразной (например.
к газовой и душке, соприкасающейся с жидкостью); и» и(р, Т) — коэффициент Генри, г ° моль/г моль 11и: »»рн небольших давлениях (р" 11п-: 20) 10' Па), можно считать, что коэффпцпг»п 1снри ие зависит от давления, т. е. и=к(Т); р» — парциальное давление»-го газа, равное при равновесных условиях давлению насыщения жидкости»-и газом р„; 243 (4.23) р — общее давление в системе. На основании закона Дальтоиа Р = Ра + хр~ =Ра+Р где р„— упругость насыщенных паров чистого растворителя; р=р — р, — превышение давления над давлением насыщенных паров жидкости (сумма парциальных давлений газов); В случае насьпцеиия жидкости одним газом ре=р.
В табл. 4.3 ланы значения коэффициента Генри при различ- Таблица 4.3 йб 40 и !Ое г моль|г ноль Па ~ 0,~237 1 О,!843 О,!3!О О,!!33 Продолжение табл. 4.3 иых температурах для воздуха, растворенного в воде !26), Видно, что с увеличением температуры при 4~70'С значения н уменьшаются, а при 4 80 —:100" С остаются примерно постояннымп. Указанная зависнмосгь н=н(Т) ивляется характерной только для воды. Для друп!х жидкостей с увеличением температуры значения коэфф!щиепта Генри, как правило, увеличиваются (531. Параметры растворителя могут быть определены на основании закона Рауля и' =- и"— (4,25) Ж Ж 1ак как и' ж 1, то уравнение (4.25) можно привести к виду и' Ре Р (4.26) Г(ри течении жидкости во всасывающем трубопроводе вследствие наличия гидравлических потерь давление в системе падает и может снизиться ниже давления насыщения, т.
е. могут возникну п, условия для выделеяия растворенного газа в свободное состояние. Многие эксперименты показывают, что кз-за наличия в тех- ~ ~сскнх жидкостях нерастворенных мвкроскопическнх пузырьз газа (ядер кавитации (25, 44)) газовыделенне в турбулизн. ьаниом потоке жидкости протекает весьма интенсивно.
Наркмер, в работе (5Ц указывается, что через 0,0! с наблюда, (сь выделение газа из пересыщеиного раствора. В наших опыах было зафиксировано, что при течении пересыщенной возду:ом воды через местные сопротивления в виде диафрагм и кланииов устанавливались равновесные условия по газосодержа, ню через тж0,1 с. Оговорим, что примерно за то же время ,(цело место пересыщенное состояние воды при течении се через трубку Вентури. Найдем зависимость относительного объемного количества .зза, выделяющегося из раствора прн расширении потока от гавления насыщения жидкости газом рн до текущего давления ~ — — р — р„считая состояние потока по газосодержанию равновес~ым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
