Нагнетатели. Краткий обзор истории развития нагнетателей. Основные типы и классификация нагнетателей. Рабочие параметры нагнетателей, страница 24

В энергетике, нефтяной и химической промышленностях при высоких давлениях применяются двухкорпусные насосы. Такие насосы состоят из двух корпусов, вмонтированных друг в друга. Внутренний корпус является секционным или разъ­емным по осевой плоскости, наружный представляет собой толстостенную, кованую из стали оболочку. Применение таких конструкций вызвано жесткими требованиями надежности и безопасности эксплуатации.

Кавитация при работе центробежных насосов. Из уравнения сохранения энергии, записанного для двух сечений потока жидкости, следует

р₂ = р₁ – ρ [(z₂ – z₁) + () / 2 + h].                                                                (4.88)

При малых давлениях р₂ (меньших давления кипения p_S) про­исходит локальное вскипание жидкости и выделение раство­ренного в ней газа, что вызывает образование пузырьков пара пульсацию давления и может привести к разрушению лопаток.

Кавитационные явления возникают, как правило, не в целом сечении потока, а в зонах с особо низким давлением – на по­верхностях лопаток с малыми радиусами кривизны, обтекаемых потоком (рис. 4.33). Эти явления представляют сложный комп­лексный гидромеханический и термодинамический процесс, со­провождается еще электролитическими и химическими реак­циями.

При быстрой конденсации паровых пузырьков в процессе кавитации окружающая жидкость устремляется к центру конденсации и производит резкий точечный удар. Это вызывает местное механическое разрушение металла лопастей и рабочих поверхностей насоса.

Основная мера предотвращения кавитации состоит в выборе достаточной высоты расположения бака на всасывании, определяющей такое давление на входе в насос, при котором кавитация не возникает.

Рассмотрим два способа расчета допустимой высоты всасывания: ориентировочный и точный, учитывающий противокавитационные качества насоса.

Первый способ. Если в уравнении (4.88) полагать, что р₁ – абсолютное давление над поверхностью всасываемой жидкости и р₂ = р_н.п – давление насыщенного пара при температуре всасываемой жидкости, то значение
Н_вс = z₂ – z₁,получаемое из уравнения, обеспечит кипение жидкости и, следовательно, кавитационные явления на входе в насос.

Полагая р₂ > р_н.п или р₂ = р_н.п + ∆ р, получим из (4.88) допустимую высоту всасывания в виде

                                   .                                                                (4.89)

Противокавитационный запас давления в ориентировочных расчетах следует принимать ∆р = 25 кПа.Очевидно, чем выше температура жидкости, тем меньше допустимая высота всасы­вания.

Способ второй – способ расчета допустимой высоты всасы­вания, основанный на использовании противокавитационных качеств насоса.

Пусть бустерный насос, включенный по схеме рис. 4.34, всасывает питательную воду из деаэратора. Уравнение сохранения энергии для потока во всасывающей трубе, от поверхности воды в деаэраторе до входа в межлопастные каналы рабочего колеса насоса, будет

                                                 ,        (4.90)

где р_д – абсолютное давление в паро­вом пространстве деаэратора; р_б – аб­солютное давление на входе в межло­пастные каналы рабочего колеса насо­са;
Н_г – геометрическая высота всасы­вания; с – абсолютная скорость воды на входе в межлопасные каналы рабо­чего колеса; h_вс – потери напора во всасывающем тракте насоса (распреде­ленные и местные).

Из уравнения (4.90) следует, что

                                            .    (4.91)

Уравнение энергии относительного движения в межлопастных каналах рабочего колеса может быть представлено так:

          .                           (4.92)

Из него следует:

       .                       (4.93)

В этих уравнениях: w₁ – относительная скорость на входе в межлопастные каналы (на окружности радиуса R₁), т. е. до суже­ния потока рабочими лопастями; w_л – действительная относительная скорость в начале лопастного канала близ поверхности рабочей лопасти; р_мин – наименьшее значение давления в межлопастном канале, где возможно возникновение кавитации. Разность () – 1 называется коэффициентом кавитации и обозначается буквой λ.