Общие сведения о насосах
Перемещаемые насосами капельные жидкости, в отличие от газов, практически несжимаемы, они обладают несравненно большей плотностью, большей вязкостью и некоторыми другими физическими особенностями.
Из-за этих физических особенностей капельных жидкостей насосы для их перекачки имеют ряд конструктивных и эксплуатационных особенностей. Например, для обеспечения большей герметичности соединений применяют всякого рода сальники; для уменьшения неравномерности подачи в поршневых насосах устанавливают воздушные колпаки и т. д.
Высота всасывания. Кавитация. Разрежение, которое создает работающий насос, не может быть по абсолютному значению больше атмосферного давления и складывается оно из геометрического давления, потери давления во всасывающем трубопроводе и динамического давления при входе в насос.
Это суммарное давление (разрежение), называемое вакуумметрическим, показывает вакуумметр, устанавливаемый перед входом в насос. В практике использования насосов давление принято выражать уравновешивающими высотами водяного столба — напорами. Напомним, что 1 м вод. ст. соответствует давлению в 9,81 кПа. Геометрическая высота всасывания (расстояние между осью колеса насоса и поверхностью свободного уровня) соответствует геометрическому давлению; при нормальных условиях она обычно составляет 4. . .6 м. Вакуумметрическая высота всасывания несколько больше этой величины.
При увеличении высоты всасывания в воде, поступающей в насос, может создаться такое пониженное абсолютное давление, при котором жидкость закипит, что неблагоприятно отразится на работе насоса.
Высота всасывания, при которой вода закипает, как видно ниже, быстро уменьшается при увеличении температуры:
| Температура, °С Высота всасывания Н, м вод. ст. |
0 7 |
10 6,5 |
20 6 |
30 5,5 |
40 5 |
50 4 |
60 2,5 |
70 1 |
75 0 |
VI. 1. Присоединение расширительного сосуда перед насосом
Горячую воду с температурой выше 75. . .80 °С можно перекачивать насосами только при подпоре. В насосных системах центрального отопления, например для создания подпора, расширительный сосуд подключается перед насосом (рис. VI. 1).
Допустимая вакуумметрическая высота всасывания также зависит от производительности насоса, частоты вращения и для нормальных условий (температура воды +20 °С, атмосферное давление 760 мм рт. ст.) обычно по результатам испытаний обозначается на характеристиках.
Явление, связанное с образованием в капельной жидкости пустот — пузырьков, наполненных паром или воздухом, называется кавитацией. Внутри лопастных насосов, как уже отмечалось выше, кавитация возникает при закипании жидкости. Внутри насоса слышатся хлопки, чувствуются сотрясения, нарушается гидравлический режим работы — прерываются подачи, снижаются давление и КПД.
Результатом кавитации может стать разрушение насоса, в первую очередь концов лопастей колеса под действием мощных местных гидравлических ударов, возникающих при конденсации на этих поверхностях пузырьков пара. Одновременно материал подвергается интенсивной коррозии, так как в растворенном в воде воздухе содержится повышенное (по сравнению с атмосферным) количество кислорода. Вследствие этого поверхности становятся шероховатыми, затем губчатыми и затем разрушаются.
Особенно подвержены кавитационному разрушению насосные лопастные колеса, отлитые из чугуна или углеродистой стали; более устойчива бронза. Весьма желательна тщательная обработка поверхностей.
Для предупреждения кавитации следует стремиться к понижению температуры перекачиваемой жидкости и обеспечению вакумметрической высоты всасывания меньше допустимой, т. е. к уменьшению геометрической высоты всасывания, снижению потерь во всасывающем трубопроводе, скорости движения жидкости и частоты вращения рабочего колеса. На характеристиках всегда наносится кривая начала кавитации.