Что понимается под геометрической практической высотой всасывания насоса

ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ НАСОСА (ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ И ВАКУУММЕТРИЧЕСКАЯ)

где Р₀ — атмосферное давление, Па; Р_н — давление на входе в насос, Па.

Величина вакуума зависит от типа насосов и может иметь различные значения. В каталогах насосов указываются значения допустимой вакуумметрической высоты всасывания Я^ 0 «, т.е. той высоты всасывания, при которой обеспечивается работа этого насоса без изменения его технических характеристик.

Расстояние по вертикали от уровня воды в приемной камере до оси насоса называется геометрической высотой всасывания

Зависимость между геометрической высотой всасывания и другими величинами, характеризующими работу центробежного насоса, устанавливается из уравнения Бернулли, составленного для сечений 0—0 и 1—1 (рис. 1.6):

Здесь Z₀ = 0, Z_l — Z₀ = Я ; Р₀ = Р_ат (т.е. равно атмосферному

давлению, резервуар открыт); Р. = Р ; — = 0, так как скорость

воды п₀ в водоприемнике очень мала; ц₁ = ц_н, (т.е. равна скорости жидкости во всасывающем патрубке насоса); Л — потери напора во всасывающем трубопроводе.

Подставив эти величины в уравнение (1.16), получим

Так как

или

Рис. 1.6. Схема для определения высоты всасывания

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания Я4°_к п всегда меньше высоты, определенной по формуле (1.19), на кавитационный запас А /?, т.е.

Кроме приведенного случая насос может быть установлен, когда уровень воды в приемном резервуаре выше оси насоса. В этом случае насос работает «под заливом» (рис. 1.7).

Геометрическая высота для этой схемы установки определяется аналогично. Единственное отличие в том, что геометрическая высота в данном случае будет иметь отрицательное значение.

Рис. 1.7. Схема установки насоса «под залив»

Уравнения (1.18), (1.19) для определения геометрической и ва- куумметрической высот примут вид:

Отрицательное значение геометрической высоты всасывания обычно называется подпором. При достаточном подпоре давление на входе в насос может устанавливаться больше атмосферного на всех режимах его работы. В этом случае давление во всасывающем патрубке измеряется манометром.

В зависимости от конструктивного исполнения центробежного насоса отсчет геометрической высоты всасывания ведется по- разному. Для горизонтальных насосов она равна разности отметок оси рабочего колеса и свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом высота отсчитывается от середины входных кромок лопастей рабочего колеса (первой ступени для многоступенчатых насосов) до свободной поверхности жидкости в резервуаре.

Высота всасывания насоса относится к числу параметров, имеющих чрезвычайно важное практическое значение при проектировании насосных станций. Исходя из положения насоса по отношению к уровню свободной поверхности в водоисточнике определяется глубина заложения фундамента машинного здания. С точки зрения уменьшения объема земляной выемки и облегчения конструкции машинного здания и снижения затрат на сооружение насосной станции при проектировании необходимо стремиться к увеличению геометрической высоты. Значение геометрической высоты всасывания различно для применяемых насосов; в процессе эксплуатации насосов значение геометрической высоты изменяется.

При определении геометрической высоты необходимо учитывать атмосферное давление Р_ат, которое определяет возможность размещения насоса над уровнем жидкости в приемном резервуаре, но при этом оно существенно изменяется в зависимости от высоты расположения насосной станции над уровнем моря.

Высота всасывания Н меняется и в зависимости от режимов работы насоса, характеризуемых, в частности, скоростным напором на входе в насос. Возрастание скорости потока, вызываемое увеличением подачи насоса, приводит к уменьшению Н и к необходимости расположения насоса ближе к уровню свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре.

Особенности компоновки насосной станции и конструкции всасывающей линии, характеризуемой гидравлическими потерями Л , также важны для определения геометрической высоты всасывания. Анализ формулы (1.18) указывает на предпочтительность коротких всасывающих линий с малой скоростью течения и минимумом местных сопротивлений.

Отметка уровня свободной поверхности в приемном резервуаре насосной установки в процессе ее эксплуатации непрерывно меняется, что также необходимо учитывать при определении

Научная электронная библиотека

В зависимости от расположения входного отверстия рабочего колеса насоса относительно уровня воды в приемном резервуаре различают положительную или отрицательную геометрическую высоту всасывания.

Положительной геометрической высотой всасывания горизонтальных насосов, расположенных над уровнем воды в приемном резервуаре или колодце, называют расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в приемном колодце до оси насоса.

Положительной геометрической высотой всасывания вертикального насоса с лопаточным отводом называют расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в приемном колодце до середины входных кромок лопастей рабочего колеса.

Отрицательной геометрической высотой всасывания вертикальных насосов, расположенных ниже уровня воды в приемном колодце или водосборнике, называют расстояние по вертикали от минимального уровня воды до середины входных кромок лопастей у насосов с лопаточным и до горизонтальной оси в насосах со спиральными отводами. В горизонтальных насосах эта высота равна глубине погружения оси насоса относительно минимального уровня воды в водосборнике.

В процессе откачки воды высота всасывания изменяется вместе с движением зеркала воды в приемном резервуаре.

В горной практике применяются насосы, как с положительной, так и с отрицательной высотой всасывания, причем предпочтение нужно отдавать вторым, как обеспечивающим высокую надежность работы установки и простую схему ее автоматизации.

При вращении рабочего колеса центробежного насоса, расположенного над зеркалом воды, создается разрежение у входа в него.

. (4.1)

Выражение, заключенное в скобки, называют вакуумметрической высотой всасывания Нвак.

Очень важно помнить, что геометрическая высота всасывания Нвс всегда меньше Нвак на величину потерь, и путать их друг с другом ни в коем случае нельзя.

Для действующей насосной установки величина Нвс вполне определенная, поэтому с ростом загрязненности μ всасывающего трубопровода произойдет сокращение подачи насоса.

Переключение насоса на новую внешнюю сеть с меньшим Нг, но с сохранением прежнего превышения оси насоса над зеркалом воды (Нвс не меняется), подача насоса возрастет и одновременно должно уменьшиться Нвс. Однако Нвс измениться не может, и как следствие этого либо автоматически произойдет снижение производительности насоса, либо насос перестанет подавать воду.

Допустимая геометрическая высота всасывания центробежного насоса Нвс сокращается с ростом скорости его вращения и в определенных условиях может стать даже отрицательной, тогда насос должен получать воду с подпором.

Максимальная вакуумметрическая высота всасывания насоса определяется из формулы (4.2).

, (4.2)

а допустимая принимается на 15 – 20 % меньше, т. е.

. (4.3)

Повышение допустимой высоты всасывания Нвсдоп достигается при уменьшении потерь во всасывающем трубопроводе за счет увеличения его диаметра, сокращения до минимума длины и всякого рода местных сопротивлений (колена, тройников, переходов и т. д.), а также при должном надзоре за герметичностью и чистотой трубопровода.

Современное развитие насосостроения предусматривает применение центробежных насосов со все возрастающим числом оборотов (большей степенью быстроходности), что объясняется экономическими соображениями (сокращением веса агрегата, его габаритов, высоты всасывания и стоимости эксплуатационных затрат, повышением к.п.д.). При этом работа быстроходных насосов на загрязненной воде неизбежно сопровождается более быстрым их износом и увеличением числа ремонтов [9].

Давление Р/γ должно быть больше упругости Ht растворенных в воде водяных паров при данной температуре откачиваемой воды, иначе произойдет вскипание их, а в потоке воды образуются полости, заполненные паром и выделяющимися из воды газами, отрывающими поток воды от стенок колеса. При движении воды в колесе пузырьки пара попадают с потоком в область больших давлений, дробятся на еще более мелкие, в которых пар мгновенно конденсируется, в результате чего в образовавшиеся пустоты с колоссальной скоростью устремляется вода, развивая динамическое давление до 1000 ат. Этот процесс называют кавитацией.

Если сжатие паровоздушного пузырька произойдет у поверхности стенки или лопасти колеса, получится своеобразный взрыв и в металле образуется микроскопическая каверна, защитная пленка металла будет сбита и наступит химическая коррозия металла растворенными в воде газами.

Возникновение кавитации может быть вызвано большой высотой всасывания, значительным сопротивлением во всасывающем трубопроводе или работой насоса с большой подачей воды; при прочих равных условиях кавитация в насосах, откачивающих загрязненную воду, наступает значительно раньше, чем работающих на чистой воде. Механические примеси являются своеобразным центром сбора растворенных в воде газов и паров, и чем этих частиц больше, тем больше газообразных пузырей.

Кроме разрушения колес работа насоса при сильно развитой кавитации сопровождается шумом и треском, а иногда сотрясениями всей машины, быстрым износом уплотнений, плохой работой сальников, сокращением производительности и напора насоса, заеданием вращающихся деталей ротора насоса и поломкой вала. Срыву работы насоса при кавитации обычно предшествует быстрое уменьшение производительности и напора насоса.

Для предупреждения кавитации в насосе необходимо обратить особое внимание на правильный выбор всасывающего трубопровода и установку насоса над зеркалом воды Нвс, исходя из условий допускаемой вакуумметрической высоты всасывания Нвакдоп, указываемой на эксплуатационной характеристике насоса.

Предельная вакуумметрическая высота всасывания может быть определена по формуле (4.4), если Δh представить как функцию от напора Нк колеса.

, (4.4)

где σ – коэффициент кавитации (определяется в зависимости от удельной быстроходности колеса).

Удельное число оборотов nуд

Высота всасывания пожарного насоса

Высота всасывания пожарного насоса – это расстояние между осью вращения рабочего колеса первой ступени пожарного насоса и уровнем воды со стороны линии всасывания.

Геометрическая высота всасывания h_г, м – расстояние между осью вращения рабочего колеса первой ступени насоса и уровнем воды со стороны линии всасывания.

Номинальная геометрическая высота всасывания h_{г ном}, м – наибольшее расстояние между осью вращения рабочего колеса первой ступени насоса и уровнем воды со стороны линии всасывания, при котором должно обеспечиваться номинальное значение подачи насоса Q_ном.

Высота всасывания зависит от атмосферного давления, температуры и удельного веса перекачиваемой жидкости, потерь напора во всасывающей линии и от конструктивных особенностей насоса.

Для современного центробежного пожарного насоса максимальная геометрическая высота всасывания составляет 5,0-7,5 м.

Значения основных параметров насосов нормального и высокого давления должны соответствовать указанным в таблице.

Таблица показателей всасывания насоса

Не только низкие, но и высокие температуры оказывают существенное влияние на всасывающие способности пожарного насоса в зависимости от температуры воды. Допустимая высота всасывания приведена в таблице.

t, °C	до +10	до +20	до +30	до +40	до +50	до +60
hв	7,0	6,5	5,7	4,8	3,8	2,5

Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.

В случае необходимости забора воды с глубины, превышающей допустимую высоту всасывания (не > 7 м), требуется предварительная заливка воды во всасывающую полость насоса.

При проверке параметров при работе с максимальной геометрической высотой всасывания, должна измеряться с погрешностью не более 0,1 м и поддерживаться неизменной в течение всего времени испытания.

Примечание* – при проверке автоматической вакуумной системы в рамках проведения предъявительских и приемосдаточных испытаний геометрическая высота всасывания не регламентируется.

1. Теребнев В.В., А.В. Подгрушный «Пожарная тактика: Основы тушения пожаров», Москва 2012 – 78 стр.;
2. ГОСТ Р 52283-2004 “Насосы центробежные пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний”.

23. Высота всасывание насоса.

При проектировании насосных станций высота размещения насосов над уровнем воды, а как следствие, и глубина здания насосной станции, определяется в зависимости вот высоты всасывания насосов. Выделяют геометрическую высоту всасывания и вакууметричну высоту всасывания. Геометрической висостою всасывания (Нг.в.) называют разницу геодезических отметок осы рабочего колеса насоса и уровня воды в резервуаре, из которого насос берет воду.

Движение жидкости по всасывательному трубопроводу к насосу происходит под действием разницы давлен на свободную поверхность во всасывательном резервуаре (Ратм) и на входе в рабочее колесо (Р1). Разница между этими давлениями это величина вакуума на входе в рабочее колесо насоса, или вакууметрическая высота всасывания:

. Наибольшая геометрическая высота всасывания насоса ограничивается допустимой вакууметричною высотой всасывания.Если известная величина (h, то наибольшую геометрическую высоту всасывания можно определить за формулой:

, где: ht — давление насыщенного пару жидкости при данной температуре.

Если насосная установка проектируется для местности где атмосферное давление отличается вот 10 м.вод.ст., или для перекачивания воды с температурой больше 20(С, то паспортную величину следует уточнит за формулой:

В этом случае наибольшая геометрическая высота всасывания насоса будет :

.

В зависимости вот высоты сверх уровнем морей величину Натм можно взять из табл

24. Кавитация в насосах.

Кавитация — это процесс нарушения цельности потока жидкости в тех местах, где давление, снижаясь, достигает некоторой критической величины. При практических расчетах за эту критическую величину принимают давление насыщенного пару жидкости при данной температуре. Качественное изменение структуры потока, которая вызвана кавитацией, приводит к изменению режима работы насоса. Эти изменения называют последствиями кавитации.

При возникновении кавитации происходят такие процессы: В тех местах потока, где давление падает к критическому, возникает много пузырьков, наполненных паром жидкости и газами, которые выделяются из раствора. Находясь в зоне сниженного давления, пузырька растут и превращаются в большие кавитационые камеры. Неустойчивость кавітаційної зоны вызывает пульсацию давления в потоке. Под действием этой пульсации может возникать вибрация насоса.

—Кавітаційні пузырька увлекаются потоком жидкости и переносятся в область повышенного давления. Там они очень быстро исчезают. Это приводит к гидравлическим микроударам в местах исчезновения пузырьков. При исчезновении каждого пузырька возникает негромкий стук. Наложение друг на друга многих таких стуков приводит к появлению характерного шипения, которое, свиты всегда, возникает при кавитации.

—-Кавитация приводит к разрушению поверхности, на которой оная возникает. Это разрушение — один из опаснейших последствий кавитации и называется вон кавітаційною эрозией. Разные материалы по разному поддаются кавітаційній эрозии. Очень разрушаются чугун и углеродная сталь.