Кавитационный запас что это

Кавитационный запас

Кавитационный запас, удельная скорость всасывания и энергия всасывания

Пример:
Расход 454 м3/ч; напор 183 метра. Какое значение кавитационнго запаса требуется?
Предположим: для напора 180 метров, требуется работа на 3550 об/мин

Смежная проблема существует при выборе нового насоса в существующих системах, особенно при больших расходах. Удельная скорость всасывания выделит применения, где кавитационный запас может ограничить выбор насоса.
Пример:
Существующая система: Расход 454 м3/ч; напор 183 метра: NPSHa 9 метров. Какова максимальная скорость, при которой насос может работать без превышения кавитационного запаса?

Для работы насоса на такой скорости требуется редуктор, и на этой скорости насос может не развить требуемый напор. Как минимум, кавитационный запас ограничивает выбор насоса.

Система такая же. Целесообразен ли выбор насоса двухстороннего всасывания? Для насоса двухстороннего всасывания, расход делиться пополам.

Использование насоса двухстороннего всасывания один из способов обеспечения кавитационного запаса системы.

Количество энергии в перекачиваемой жидкости, которая мгновенно испаряется и затем схлопывается обратно в жидкость в области высокого давления при входе в рабочее колесо, определяет степень шума и/или повреждения от кавитации. Энергия всасывания определяется как:

Где De= диаметр на входе рабочего колеса (в дюймах)
Sg= Плотность жидкости (1,0 для холодной воды)
Высокая энергия всасывания начинаются от 160х10 6 для насосов с односторонним всасыванием и 120х10 6 для горизонтальных насосов двухстороннего всасывания. Предельно высокая энергия всасывание начинается от 1,5 кратного значения высокой энергии всасывания. Для вычисления диаметр на входе рабочего колеса обычно принимается как 90% от размера всасывающего патрубка, для насосов одностороннего всасывания, и 75% от размера всасывающего патрубка, для насосов двухстороннего всасывания.

РАБОТА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА БЕЗ ПРОБЛЕМ С КАВИТАЦИОННЫМ ЗАПАСОМ

Общее
Существует большой количество подробных публикаций о важности значения кавитационного запаса. На практике, однако, ошибки делаются постоянно, с повреждением насоса и даже с выходом из строя в итоге всей системы. Поэтому эти рекомендации предназначены показать, каким образом кавитационный запас системы может быть сделан более подходящим, используя разные параметры, и какие критерии важны при выборе насоса.

NPSH означает допустимый кавитационный запас. Система, в которой, к примеру, холодная вода течет в насос с высоты 1м без перепада давления имеет значение NPSH примерно 11м (не 1м).

NPSH =11 m
A = available

В данном случае, может быть использован только насос со значением NPSHr 10.5м и меньше, в целях безопасности имеется разница 0,5м

NPSH = 10.5 m
R = required

Кавитационный запас системы
Здесь приводится стандартная формула, которая полностью соответствует практике. Использованы последние обозначения в соответствии с DIN 24 260 Часть 1, редакция сентябрь 1986г.

NPSHA (ранее NPSHavail)в метрах, допустимый кавитационный запас
ρ1 (ранее ρs ) в барах
Избыточное давление во всасывающем патрубке прямо перед насосом (в случае, если давление ниже атмосферного, значение берется со знаком минус)

ρ_amb (ранее ρ_B ) в барах абс.
Атмосферное давление (стандартно 1,013 бар абс.)

ρv (ранее ρD ) в барах абс.
Давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре.

ς в кг/дм3
Плотность жидкости при рабочей температуре.

V1 (ранее VS ) в м/с
Скорость перекачиваемой жидкости во всасывающем патрубке.

Эти данные относятся непосредственно к центру всасывающего патрубка. Для упрощения ускорение свободного падения принимается не 9,81 м/с2, а 10,0 м/с2.

Пример 1

Советы для решения проблем с кавитационным запасом.

Это значение может быть грубо вычислено, но обычно определяется на испытательной установке, на определенной скорости насоса, при определенном диаметре рабочего колеса и при определенной скорости подачи. Значение кавитационного запаса насоса NPSHR определяется уточнением полного напора насоса при различных подпорах на всасывании. С целью получения различных подпоров на всасывании, давление в питающем резервуаре понижается посредством дроссельного устройства. Сочетание этих методов часто используется с целью достижения пониженного давления.

Чем больше разрежение на входе рабочего колеса, тем большая кавитация происходит. Это ослабляет общей напор насоса. Значение, при котором общий напор насоса падает на 3% в результате такой кавитации принято называть значением кавитационного запаса насоса NPSHR.
Необходимы несколько тестов при одной подачи и при разных давлениях во всасывающем патрубке, прежде чем, посредством повторяющихся измерений, вычислений и т.п., определится 3-х процентное падение напора.

Источник

Кавитационный запас

Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы допускаемый кавитационный запас насоса (NPSH D) превышал требуемый кавитационный запас насоса (NPSH R) В качестве предупредительной меры безопасности следует добавить дополнительный запас надежности в 0,5 м к значению требуемого запаса, в результате чего мы получим:
NPSH_D > NPSH_R+ 0,5 м

Если насос работает с повышенным всасыванием, происходит разряжение на входе во всасывающий патрубок, давление падает, появляются пузырьки-каверны и жидкость преобразуется в пар. Появление пузырьков, которые лопаются при входе в патрубок нагнетания, ведет к возникновению процесса кавитации, наносящего серьезные повреждения механическим частям насоса.

NPSH (Net Positive Suction Head) или чистая позитивная высота всасывания представляет собой разницу между осевым давлением жидкости при нагнетании и давлением насыщенного пара при температуре перекачивания.

Существуют два вида NPSH:
Расчётный NPSH является характеристикой установки, независимой от вида насоса и выводится путем применения принципа сохранения энергии между свободной поверхностью жидкости и всасыванием:

Требуемый NPSH является параметром насоса, указываемый производителем и выражающийся следующим уравнением:

Мощность всасывания насоса при известном значении NPSHr

Ниже приводится основная формула, выражающая нормальную работу насоса на всасывание:

Практический пример

По техническому каталогу ESPA находим значение NPSHr на соответствующей кривой номинальной высоты столба над всасывающим патрубком для насоса FN 80-200/300 (2900 об\мин), оно равно 3,85 м.

Таким образом, насос будет бесперебойно работать в установке, даже если параметры близки к расчетным. Давление пара зависит от температуры жидкости и высоты над уровнем моря и для правильного расчета следует использовать нижеприведенную таблицу:

Давление пара и удельный вес воды в зависимости от температуры

Источник

Полезная информация

Что такое кавитация?

Кавитация – процесс нарушения сплошности жидкости и возникновения в ней полостей, заполненных газом или паром. При попадании жидкости в область более высокого давления, полости всхлопываются, выделяя при этом энергию, которая разрушает поверхность рабочих колес насоса, что приводит к вибрации и повышенному шуму. Кавитация крайне негативно влияет на насос и в конечном итоге может привести к выходу насоса из строя.

Что такое кавитационный запас насоса?

Кавитационный запас насоса – минимальное давление жидкости на входе в насос, при котором насос не будет кавитировать.
Кавитационный запас насоса обозначается как NPSHr (Net Positive Suction Head Required) и часто называется как требуемый кавитационный запас насоса. Для бескавитационной работы насоса должно соблюдаться условие, чтобы допускаемый кавитационный запас системы NPSHa превышал требуемый кавитационный запас насоса (NPSHr) как минимум на 0,5 метра:

NPSHa ≥ NPSHr + 0,5 м,

где:
NPSHa (Net Positive Suction Head Available) –допускаемый кавитационный запас системы, в которой установлен насос.

Требуемый кавитационный запас насоса NPSHr определяется изготовителем насоса и указывается в листах технических данных на насос.
Допускаемый кавитационный запас системы NPSHa рассчитывается самостоятельно, исходя из конкретных условий системы, и определяется следующей формулой:

NPSHa = Рж + L – (Δp + Pнп),

где:
Рж – давление жидкости в резервуаре всасывания, м (в случае открытой системы – атмосферное давление), м
L – геометрическая высота всасывания (отрицательна, если уровень жидкости расположен ниже уровня расположения насоса), м
Δp –суммарные гидравлические потери во всасывающем трубопроводе, м
Pнп – давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости, м

Зависит ли кавитационный запас насоса от температуры перекачиваемой жидкости?

Нет, кавитационный запас насоса не зависит от температуры перекачиваемой жидкости, а определяется лишь конструктивными особенностями проточной части насоса.

Как определить максимальную высоту всасывания насоса при расположении насоса выше уровня воды (перекачка воды из реки, водоема)?

При монтаже насоса выше уровня воды необходимо правильно рассчитать высоту расположения насоса, чтобы избежать возникнования кавитации. Соотношение, которое необходимо проверить в этом случае: NPSHa ≥ NPSHr, при этом это условие равенства значений является предельно допустимым.

Patm – атмосферное давление, равное 10,33 м
Hg – разность отметок расположения насоса и уровня воды (высота расположения насоса), м
Δp – суммарные гидравлические потери во всасывающем трубопроводе, м
NPSHr – определяется изготовителем и указывается в листах технических данных.
Таким образом, максимальная высота всасывания насоса определяется как:

Hg = NPSHr – Patm + ∑Δp

Как ориентировочно определить мощность насоса, зная только напор и подачу?

Для определения ориентировочной мощности насоса можно использовать следующую формулу: N = 0,0027*Q*H/η, где:

N – мощность насоса, кВт
Q – расход насоса, м 3 /ч
H – напор насоса, м
0,0027 – переводной коэффициент
η – КПД насоса (от 0,5 до 0,9)

Как рассчитать напор повысительной насосной установки для многоквартирного жилого дома?

Напор, который необходимо обеспечить в системе водоснабжения, определяется тремя факторами: статическим напором, остаточным давлением и гидравлическими потерями в системе. Общий требуемый напор представляет собой сумму этих трех факторов.
Статический напор (Не) – разность высот между точкой, на которой находится повысительная насосная установка, и самой высокой точкой водоразбора в здании. Если высота здания неизвестна, то ее можно вычислить по высоте составляющих его этажей, которая принимается равно порядка 3 м.
Остаточное давление (Hr) – минимальное давление, которое должно быть обеспечено в наименее выгодно расположенной точке водоразбора (обычно 30 м).
Гидравлические потери в системе (Нс) – суммарные потери по всей длине трубопровода и местные сопротивления в клапанах, отводах, фильтрах и т.д. Для обычных систем водоснабжения величину потерь можно принять равной 0,05 м на каждый метр статического напора.
К примеру, вычислим требуемый напор повысительной насосной установки для 4-х этажного здания.
Статический напор (Не) = 4 (этажа)*3(высота каждого этажа) = 12 м.
Остаточное давление (Hr) = 30 м.
Гидравлические потери в системе (Нс) = 12 м (статический напор)*0,05 = 0,6 м.
Общий требуемый напор составит: Н = 12 + 30 + 0,6 = 42,6 м.

Источник

Что такое кавитационный запас насоса?

Практически все владельцы насосов сталкивались с понятиями кавитации и кавитационного запаса насоса. Следует отметить, что владение правильной информацией по этим вопросам поможет предотвратить многие неприятные поломки, сэкономить деньги и продлить жизнь прибору.

Для того, чтобы понять что такое кавитационный запас насоса, необходимо точно знать определение кавитации.

Определение кавитации

Кавитационный запас насоса

Собственно говоря, это величина, необходимая для того, чтобы сохранять нужный уровень давления в жидкости для избежания возникновения кавитации. Данные можно узнать у компании, выпустившей прибор, которые обозначаются NPSHR. Производить установку и обвязку насоса следует, опираясь на показатели запаса и точные расчеты, выполненные с учетом: местности, уровня воды, давления, напора, потерь на всасывании и т.д.

Кавитация насосов и их устранение – основная проблема многих владельцев насосов. Существует главное правило, следуя которому можно ее избежать. Оно гласит: на входе должно быть большее количество жидкости, чем на выходе. Чтобы достичь этого, можно использовать следующие варианты:

Также необходимо регулярно проверять работу прибора и при малейших подозрениях появления кавитации предпринимать срочные меры. Так насос прослужит долго без серьезных поломок.

Источник

Простыми словами о кавитационном запасе или как не допустить закипания жидкости внутри насоса

Задача по перекачиванию горячих жидкостей, а также вопрос высоты самовсасывания насоса до появления кавитации (закипания) ставится перед нами достаточно часто. Поэтому было принято решение предельно ясно и доходчиво на реальном примере объяснить обозначение терминов, а также физических свойств жидкостей и газов, скрывающихся под иностранными сокращениями HPSHa и NPSHr. Это важно, так как если пренебречь расчётом кавитационного запасом в точке установки насоса, то кавитация неизбежно приведёт к чрезмерному износу и выходу из строя насоса. Такая поломка не является гарантийным случаем и повлечёт к финансовым потерям. Серьёзность обозначена, приступаем!

Осталось всего лишь вычесть из подпора 12 метров силу разряжения насоса 5,3 метра, чтобы установить с каким давлением жидкость циркулирует в насосе. Получается 12 минус 5,3 равно 6,7 метра (0,67 бара или 502.54 мм.ртутного столба). При давлении 0,67 бара закипание воды наступает при температуре около 88°С. Несложно посчитать, что при подпоре в 1,1 Бар температура закипания воды в насосе составит 84°С.

Наш пример описывает реальную жизненную ситуацию, когда приобретённые насосы из армированного фторопласта, рассчитанного на перекачивание жидкостей с температурой до 120°С вышли из строя, перекачивая жидкость с температурой в районе 86°С из-за небрежного проектирования гидравлической системы, в ходе которого не были взяты в рассчёт условия, приведшие к кавитации.

Просим Вас быть внимательнее при работе с горячими жидкостями!

О самом явлении кавитации и её последствиях можно почитать в статье на нашем сайте тут:
Если не взрываются пузырьки или чем так опасна кавитация?

Основные типы представленного на сайте насосного оборудования

Надёжность с нами выбрали:

Авторские права на тексты и изображения сайта защищены законодательством РФ.
Любое копирование и публикация материалов сайта без разрешения собственника запрещены.

ООО «Промышленные насосы»
+7 (495) 580-10-53
работаем с 2010 года

Источник