чески подобного насоса, имеющего такой размер, что при напоре Я=1 м он.дает подачу 75 л/с.

Пусть для какого-то насоса известны D, Н, п и Q (определяющей считается подача, соответствующая оптимальному режиму, при наибольшем к. п. д.). Требуется определить его коэффициент быстроходности, который, согласно приведенному определению соответствует параметрам: п^, (диаметр рабочего колеса), Я = 1 м, Q = 75 1/с = 0,075 мЧс.

По (10-25)

по (10-26)

0,075 s

Чтобы исключить Dj, первое уравнение возведем в куб, а второе - в квадрат;

Яз / п \4D \

0,0752

Разделим второе уравнение на первое

0,0752яз

Определяем коэффициент быстроходности (учитываем, что = 3,65

/о, 075

п, = 3,65

Я

3/4

(10-28)

Здесь Q - в м*/с. Я - вмип - в об/мин.

Коэффициент быстроходности является важным удельным показателем, который широко используется в качестве характеристики типа насоса, и его значение входит в марку насоса. Универсальность этого показателя состоит в том, что он одновременно учитывает три наиболее существенных параметра лопастного насоса: частоту вращения, подачу и напор. Благодаря этому коэффициент быстроходности довольно полно характеризует тип насоса. Например, у нескольких различных по типу, форме проточ-

ного тракта и конструкции насосов с близкими значениями щ будут близки и многие свойства. Например, тихоходные насосы (п^ = = 60 100 об/мин) всегда используются при высоких напорах, наоборот, быстроходные (п, = 400 -4- 800) т- для низких напоров.

0 so 70 100 ISO 200 300 00 500 700 od/мин

Рис. 10-8. Зависимость формы рабочего колеса и к. п. Д. насоса от величины коэффициента быстроходности.

Коэффициент быстроходности в большой степени определяет и форму рабочего колеса насоса. В качестве примера на рис. 10-8, а показаны рабочие колеса насосов различной быстроходности. Тихоходное колесо характеризуется тем, что выходной диаметр намного больше входного и относительно малая ширина. С увеличением быстроходности эта разница сокращается, а ширина растет, далее колесо переходит в диагональное и осевое.

Коэффициент быстроходности влияет и на к. п. д. насоса. Общий характер этой зависимости показывают крвые на рис, 10-8, б,

ИЗ которых следует, что максимальные к. п. д. соответствуют диапазону = 140 -f- 220 об/мин, причем существенное влияние оказывает подача Q, т. е. размер насоса. С ростом Q увеличивается и к. п. д.

10-5. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ТЕЧЕНИЯ В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ

Особенность течения в движущейся решетке лопастей при ее силовом взаимодействии с потоком жидкости была рассмотрена в § 3-10. Там было показано, что силовое воздействие между жид-

а) 6)

Рис. 10-9. Поток в рабочем колесе центробежного насоса.

костью и лопастью возможно лишь при наличии циркуляции вокруг лопасти Т„ [(см. (3-40)]. Следовательно, в пределах межлопастного канала рабочего колеса существует неравномерность распределения скоростей и давлений, так как здесь на осредненный поток накладывается вторичное, циркуляционное движение.

]Тримерный характер течения в рабочем колесе центробежного насоса показан на рис. 10-9: а - направление лопастной циркуляции ГдИ распределение давления на лопасти, б - распределение относительных скоростей в межлопастных каналах vi в - распределение давлений на некотором радиальном сечении. Воздействие лопастного циркуляционного течения вызывает снижение относительной скорости у рабочей стороны лопасти и увеличение на тыльной стороне, обратной направлению вращения. Это создает перепад давлений, преодолеваемый усилием, развиваемым приводом.

Важным для работы насоса является неравномерность распределения давлений и, в частности, тот факт, что на тыльной стороне лопасти, особенно на входном участке, создается дополнительное понижение давления относительно среднего давления на входе.

10-6. КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ

И ДОПУСТИМАЯ ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ

В § 9-1 было установлено, что при р.аботе насосной установки давление во входном патрубке насоса может быть весьма низким и часто здесь возникает довольно глубокий вакуум. Кроме того, как показано в § 10-5, на тыльной стороне лопастей возникает дополнительное понижение давления. В итоге в некоторой части рабочего колеса, в основном во входной, абсолютное давление в потоке может снижаться до давления насыщенных паров жидкости, при котором возникает явление кавитации.

Физическая природа кавитации, связанная с падением давления в потоке до давления насыщенных паров жидкости р^ < и образованием разрывов сплошности течения - каверн, была довольно подробно рассмотрена в § 5-1. Наиболее важные воздействия кавитации, увеличение гидравлических потерь, возникновение шумов и вибраций, интенсивный износ поверхностей указывают на недопустимость кавитации при нормальной работе насосов. Условием отсутствия кавитации является требование, чтобы в пределах проточного тракта давление было выше давления насыщенного пара жидкости

Рг1>Рп.ш- (10-29)

Трудность заключается в нахождении точки i, в которой давление будет минимальным, и в определении самой величины давления Раг- В связи с этим кавитационные критерии определяются экспериментальным путем.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания

Произведем следующий опыт. БуДем ступенями снижать дав-ление во входном патрубке насоса, т. е. увеличивать Н^, поддерживая постоянными подачу Q и частоту вращения (способы испытания описаны в § 12-2). При каждом измеряем напор Я, мощность Мяк. п. д. Т1.

Строим график изменения указанных величин в функции от (рис. 10-10). До некоторого значения точки Н, N и ц будут ложиться на горизонтальную прямую, что указывает на отсутствие влияния Яв. Но с некоторого значения возникают явные отклонения, которые проявляются сразу в виде резкого срыва (рис. 10-10, а) либо перед срывом возникают плавные изменения (рис. 10-10, б).

Срыв и измененияпараметров вызываются возникновением в насосе кавитации (в этом можно убедиться и по другим признакам: появление специфического шума в виде треска, усиление вибраций, возникновение

интенсивных ультразвуковых колебаний). Это позволяет установить значение критической вакуумметрической высоты всасывания Н1, выше которой в насосе возникает кавитация. Вводя некоторый запас (15-25%), определяют допустимую вакуумметрическую высоту НГ.

Зная Нв° , условие отсутствия кавитации в насосе представляют соотношением

Яв<ЯГ. (10-30)

2S 20 15

V, h 70 65 60 55

М

50 40 30 20

.кВт

15 h id

а

м/с 50 40

П<

7$ 65

-кВт 1S

5 I м

6 м

Рис. IO-IO. Определение кавитационных показателей насоса.

Согласно (10-30) кавитации в насосе не будет, если вакуумме-трическая высота всасывания не превыишет допускаемого значения.

Используя формулу (9-4) для вакуумметрической высоты всасывания Яв, можем перейти к высоте всасьшания геометрической Я, (рис. 9-1):

Яв = Я,-Ь- + /1зе<ЯГ. (10-31)

(10-32)

Таким образом, чтобы исключить кавитацию в насосе, высота всасывания должна быть ограничена в соответствии с формулой (10-32).

Обычно Яв° дается для нормального атмосферного давления на уровне моря и для холодной воды t < 35° С. С повышением от-

метки местности атмосферное давление падает на величину Дратм-Приближенно можно считать:

Дратм V pg 900*

где V - абсолютная отметка установки насоса, м (выше уровня моря V > О, ниже - у < 0). Если перекачивается нагретая жидкость, то дополнительно следует учитывать и давление ее насыщенных паров р„. [для воды Ps.u = f (О дана на рис. 5-1].

Для более общего случая формула для высоты всасывания будет иметь ВИД!

А

2g pg pg

Hs < Я^ -Лвс-

(10-33)

Кавитационный запас

Часто в качестве кавитационного показателя насоса используется так называемый кавитационный запас Ah, показывающий избыток абсолютной удельной энергии жидкости во входном патрубке насоса относительно удельной энергии, определяемой давлением насыщенных паров жидкости

(10-34)

Здесь Pai/pg - высота абсолютного давления во входном патрубке.

Проводя испытания насоса при постоянных подаче и частоте вращения, но при изменяемом кавитационном запасе (этого можно достигнуть, изменяя потери h задвижкой, как описано выше), строят кривые изменения параметров насоса в функции от Ah аналогично кривым на рис. 10-10. По этим кривым находится Ahp, а введением коэффициента запаса 1,1 - 1,3 устанавливается и д о-пускаемое значение кавитационного запаса Айдоп.

Зная А/гдоп, условие отсутствия кавитации в насосе можно представить соотношением

АЛ>АЛдо . (10-35)

Согласно (10-35), чтобы в насосе не возникала кавитация, фактический кавитационный запас не должен быть меньше допускаемого.

Установим связь между A/igon и высотой всасывания Hs. В соответствии с (1-8)

Pal Ратм I Pi pg pg pg