Что такое высота всасывания насоса

Высота всасывания насоса.

Высота всасывания насоса

Центробежные насосы обеспечивают широкую область подач и давлений; соотношения между основными параметрами этих насосов очень разнообразны.

Высота всасывания насоса относится одному из очень важных параметров при определении положения насоса по отношению к уровню воды в источнике, из которого он будет перекачивать воду.

В промышленности выделяют геометрическую и вакууметрическую высоту всасывания.

Геометрическая высота всасывания представляет собой разность отметок двух горизонтальных плоскостей, одна из которых проходит через условную линию на всасывании насоса (как правило это ось насоса), а вторая совпадает со свободной поверхностью перекачиваемой жидкости в приемном резервуаре или источнике.

Содержание статьи

  • Высота всасывания и кавитация насоса
  • Геометрическая высота всасывания
  • Максимальная допустимая высота всасывания
  • Видео по теме

Высота всасывания и кавитация насоса

По условиям работы насоса, на стороне всасывания могут быть установлены определенные ограничения, которые обусловлены возможностью возникновения в некоторых зонах всасывающего трубопровода особого явления, называемого кавитацией.

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности потока в тех местах, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго постоянным, а пузырьки пара переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара.

Подробное описание явления кавитации описано здесь

Обобщенно говоря разрушение кавитацией поверхности проточной части насосов имеет весьма характерный вид, а работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, внутренним треском, ударами и повышенной вибрацией.

Явление кавитации обычно возникает во всасывающей части насоса. В некоторых случаях кавитация может возникнуть и на напорной части в месте срыва потока с рабочих поверхностей лопаток.

Геометрическая высота всасывания

Высота всасывания насоса

Для определении высоты всасывания воды и предупреждения кавитации, для обеспечения нормальной работы центробежного насоса на всасывающей стороне является определение и поддержание такого давления разрежения, при котором кавитация не появится.

Степень разряжения зависит от превышения внешнего атмосферного давления над внутренним абсолютным давлением всасывания жидкости во входной части рабочего колеса.

Для определения высоты всасывания насоса напишем уравнение сохранения энергии (уравнение Бернулли) для струйки жидкости А-Б, движущейся от поверхности нижнего уровня до входа на рабочие лопасти насоса

Высота всасывания насоса уравнение Бернулли

где Σhвс — гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода

Наименьшая высота расположения точки Б входа в межлопаточные каналы над нижним уровнем, при которой возникает кавитация, называется срывная или критическая геометрическая высота всасывания.

Высота всасывания насоса уравнение Бернулли

Нкав – кавитационный запас

С – коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям. Он лежит в пределах 500 – 1500.

n – частота вращения насоса

Q – подача насоса

Работа насоса при Нкр.вс. – практически недопустима, потому что малейшее случайное понижение давления в потоке повлечет за собой в этих условиях развитие кавитации и срыв работы насоса. Нормальная работа возможно только когда допустимая высота всасывания ниже критической (максимальной высоты всасывания).

Максимальная высота всасывания

Надежность работы насоса в кавитационном смысле обеспечивается обычно запасом около 25%, т.е.

Высота всасывания насоса уравнение Бернулли

Разумеется допустимая высота всасывания существенно зависит от температуры жидкости. Очевидно, что повышение температуры всасываемой жидкости уменьшает максимальную и допустимую высоты всасывания.

При высоких температурах жидкости допустимая высота всасывания может быть отрицательной, что указывает на необходимость расположения уровня всасывания жидкости выше оси насоса. Следовательно возможно два различных варианта установки насоса.

схема установки насоса

Установка насоса по схеме а характерна для насосов, подающих жидкости с низкой температурой, а установка по схеме б – для насосов, подающих жидкости с высокой температурой, а так же при всасывании насосами холодной воды из пространств с достаточно высоким вакуумом.

Установки выполненные по схеме б часто встречаются в теплоэнергетике в схемах регенерации и питания паровых котлов.

Видео по теме

Когда насос перекачивает горячую воду, резервуар, из которого он всасывает, приходится располагать выше насоса. Но по строительным и компоновочным соображениям иногда бывает трудно осуществить требуемую расчетом высоту. Поэтому можно уменьшить её снижением скорости воды во всасывающем трубопроводе и понижением его сопротивления.

Такое достигается увеличением диаметра всасывающего трубопровода, уменьшением его длины, а также выбором рациональной конструкции тех элементов всасывающего трубопровода, которые дают место снижению напора.

В некоторых случаях допускаемую высоту всасывания можно понизить повышением давления в резервуаре, из которого происходит всасывание.

ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ НАСОСА (ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ И ВАКУУММЕТРИЧЕСКАЯ)

где Р атмосферное давление, Па; Рн 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 Z = 0, Zl Z = Я ; Р = Рат (т.е. равно атмосферному

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

воды п в водоприемнике очень мала; ц1 = цн, (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

Схема для определения высоты всасывания

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.

Схема установки насоса «под залив»

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 Рат, 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

Высота всасывания насосов и явление кавитации

Жидкость по всасывающему трубопроводу к рабочему колесу насоса подводится под действием разности давления в приемном резервуаре и абсолютного давления в потоке у входа в колесо. Последнее зависит от расположения насоса относительно уровня поверхности жидкости в резервуаре и режима работы насоса. На практике встречаются три основные схемы установки центробежных насосов:

  1. ось насоса выше уровня жидкости в приемном резервуаре (камере) — рис. 2.9, а;
  2. ось насоса ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (см. рис. 2.9, б);
  3. жидкость в приемном резервуаре находится под избыточным давлением (см. рис. 2.9,6).
Читайте также  Электролюкс фирма какой страны

Из уравнения Бернулли для двух сечений (в нашем случае для уровня жидкости в приемном резервуаре 0 — 0 и сечения 1 — 1 на входе в насос следует

где hп.в. — потери во всасывающем трубопроводе;
рa — атмосферное давление, Па;
рв — абсолютное давление на входе в насос, Па;
св — скорость на входе в насос, м/с.

Левая часть уравнения (2.26) представляет собой вакуумметрическую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Рис. 2.9. Схемы установки центробежных насосов

p>Из выражений (2.26) и (2.27) следует:

Если вода в насос поступает с подпором (см. рис. 2.9,б), то

Отрицательное значение Hв указывает на работу насоса с подпором. При работе насоса по схеме, показанной на рис. 2.9, в, выражение вакуумметрической высоты всасывания приобретает вид:

где P — абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

В зависимости от конструкции лопастного насоса геометрическую высоту всасывания отсчитывают по-разному. Для горизонтальных насосов Hг.в — это разность отметок оси насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом Нг.в отсчитывается от середины входных кромок лопастей рабочего колеса (в многоступенчатых насосах колеса первой ступени) до свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре (камере, скважине).

Нормальная работа центробежного насоса обеспечивается в таком режиме, когда абсолютное давление во всех точках его внутренней полости больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Если такое условие не соблюдается, то начинаются явления парообразования и кавитации, которые приводят к уменьшению или даже прекращению подачи насоса (насос «срывает»). Кавитацией называют процессы нарушения сплошности потока жидкости, происходящие там, где местное давление понижается и достигает определенного критического значения. При этом наблюдается образование большого количества мельчайших пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. Образование пузырьков внешне похоже на кипение жидкости. Возникшие в результате понижения давления пузырьки увеличиваются в размере и уносятся потоком. При этом наблюдается местное повышение скорости движения жидкости вследствие стеснения поперечного сечения потока выделившимися пузырьками пара или газа.

Попадая в область с давлением выше критического, пузырьки разрушаются, при этом их разрушение происходит с большой скоростью и поэтому сопровождается местным гидравлическим ударом в данной микроскопической зоне. Так как конденсация занимает некоторую область и протекает непрерывно в течение длительного времени, это явление приводит к разрушениям значительных площадей поверхности рабочих колес или направляющих аппаратов. Практически появление кавитации при работе насоса можно обнаружить по характерному потрескиванию в области всасывания, шуму и вибрации насоса. Кавитация сопровождается также химическим разрушением (коррозией) материала насоса под действием кислорода и других газов, выделившихся из жидкости в области пониженного давления.

При одновременном действии коррозии и циклических механических воздействий прочность металлических деталей насоса быстро снижается. При этом воздействие кавитации на металлические детали насоса усиливается, если перекачиваемая жидкость содержит взвешенные абразивные вещества: песок, мелкие частицы шлака и т. п. Под действием кавитации поверхности деталей становятся шероховатыми, губчатыми, что способствует быстрому их истиранию взвешенными веществами. В свою очередь эти вещества, истирая поверхности деталей насоса, способствуют усилению кавитации.

Кавитационному разрушению наиболее подвержены чугун и углеродистая сталь. Более устойчивы в этом отношении бронза и нержавеющие стали. В целях повышениях устойчивости деталей центробежных насосов применяют защитные покрытия. Для этого поверхности деталей наплавляют твердыми сплавами, используют местную поверхностную закалку и другие способы защиты. Однако основной фундаментальной действенной мерой борьбы с преждевременным износом проточной части насосов является предупреждение возможности кавитационных режимов их работы.

Для бескавитационной работы насоса необходимо обеспечить условия, при которых давление на входе в насос «Рв» было бы больше критического, т. е. больше давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости «Рп». Для предотвращения явления кавитации необходимо, чтобы удельная энергия потока (отнесенная к оси рабочего колеса насоса) была достаточной для обеспечения скоростей и ускорений в потоке при входе в насос и преодоления гидравлических сопротивлений без падения местного давления до значений, ведущих к образованию кавитации.

Кавитационный запас, т. е. превышение удельной энергии потока энергии, соответствующей давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, равен:

где h — абсолютное давление на входе в насос.

Величина h зависит от типа и конструкции насоса. Для каждого насоса экспериментально устанавливается минимальное значение кавитационного запаса «h мин». Но в технической характеристике насоса указывается значение допустимого кавитационного запаса, т. е. такого кавитационного запаса, который надежно обеспечивает работу насоса без изменений его основных технических показателей. Допустимый кавитационный запас «hдоп=Kдh». Коэффициент запаса Кд в зависимости от конструкции, типа и назначения насоса принимают в пределах 1,1 — 1,5.
Стандартом ISO 2548 введено иное понятие кавитационного запаса. В документе применяется термин «суммарный напор всасывания при нагнетании» (т.е. при работе насоса). Этот термин обозначается (NPSH). Математически (NPSH) выражается так:

где Z1 — расстояние от плоскости входа до оси рабочего колеса; рв-—избыточное давление на входе в насос.

На входе в насос давление «рв», как правило, является отрицательной величиной. Сравнивая выражение (NPSH) с формулой, описывающей кавитационный запас, очевидно, что оно отличается только наличием члена Z1, который учитывает разность геометрических высот центра тяжести входного патрубка насоса и рабочего колеса. Для больших насосов эта величина может быть существенной.
Из соотношений (2.27) и (2.31) следует, что допустимая вакуумметрическая высота всасывания

где ра — напор, соответствующий атмосферному давлению (приведенная высота атмосферного давления), метры столба перекачиваемой жидкости; hн.п — напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости (приведенная высота давления насыщенных паров жидкости), метры столба жидкости.

Допустимая геометрическая высота всасывания вычисляется из соотношений (2.26) и (2.32)

Таким образом, допустимая геометрическая высота всасывания насосной установки равна допустимой вакуумной высоте всасывания насоса минус потери напора во всасывающем трубопроводе. В технической документации на насосы (каталогах, паспортах и пр.) указывается допустимая высота всасывания (или допустимый кавитационный запас) для нормальных условий, т. е. для атмосферного давления 0,1 МПа (что приблизительно соответствует 760 мм рт. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 20°C.

Для воды и сточной жидкости допустимая высота всасывания применительно к реальным условиям эксплуатации насоса вычисляется по соотношению

а допустимая геометрическая высота всасывания — по формуле

где Нв.доп. —номинальная допустимая высота всасывания (по каталогу);
pа/pg — приведенная высота атмосферного давления, м вод. ст.;
0,24 — значение hп.п для воды при t=20С.

Значения приведенной высоты атмосферного давления pа/pg в зависимости от расположения местности над уровнем моря указаны ниже:

Значения высоты давления насыщенных водяных паров hн.п в зависимости от температуры воды приведены ниже:

Потери напора во всасывающем трубопроводе складываются из потерь на трение при движении жидкости по трубе и потерь на местные сопротивления

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.

Читайте также  Hansa чей бренд производитель

. (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

Коэффициент кавитации s

Максимально возможная геометрическая высота всасывания Нвс max должна быть меньше Нвакдоп на величину потерь и скоростного напора во всасывающем трубопроводе, и при ориентировочном подсчете может быть определена из неравенства, м,

. (4.5)

Для насосов со скоростью вращения вала до 1450 об/мин нужно вычислять меньшее значение, а при скорости вращения 2950 об/мин – большее значение.

Как показывают опыт эксплуатации, а также результаты многих испытаний действующих водоотливных установок на шахтах и карьерах, фактическая вакуумметрическая высота всасывания значительно превышает допустимую заводами-изготовителями, вследствие завышенной высоты всасывания насоса Нвс и больших потерь в приемном клапане и всасывающем трубопроводе, в результате чего производительность насоса снижается на 30 %, а напор и к.п.д. на 15 – 25 % в сравнении с заводскими данными [9].

Очень часто в горной практике для компенсации снижения производительности и напора Q и H прибегают к установке дополнительных рабочих колес. В этих условиях скорость входа воды vвс возрастает и, следовательно, вакуумметрическая высота всасывания увеличивается еще более. Вследствие этого в насосе происходит перераспределение давлений между ступенями и, как результат этого, появление частичной кавитации в первой или второй его ступенях. Увеличение радиального зазора в уплотнениях колес может вызвать также наступление кавитации в насосе при сравнительно небольшой его производительности.

Для сокращения потерь на трение во всасывающем трубопроводе необходимо, чтобы скорость движения воды в нем была около 1,5 м/с. Трубопровод прокладывается с подъемом в сторону насоса, чтобы исключить образование в нем воздушных мешков, уменьшающих живое сечение трубы и вызывающих возрастание скорости течения и Нвак.

Наибольшая потеря напора во всасывающем трубопроводе обусловлена, главным образом, неправильным выбором всасывающего клапана с сеткой, потери в котором достигают 2 – 3 м и более, превышая нормальные потери в четыре раза.

В нормальном клапане площадь проходного сечения должна быть не менее двукратной, а суммарная площадь отверстий в сетке – не менее четырехкратной площади сечения всасывающей трубы. В этом случае даже частичное засорение сетки не сопровождается значительным отклонением потерь от нормы.

Разрушающее действие кавитации ослабляется при изготовлении деталей насоса из высокохромистых нержавеющих сталей или бронзы, при наплавке на детали из углеродистых сталей твердых сплавов, а также за счет тщательной обработки рабочих поверхностей насоса и предварительного осветления воды от абразивных примесей.

Определение параметров насосов

Производительность (подача) Q (м 3 /сек) определяется объёмом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м)— высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счёт энергии, сообщаемой ей насосом.

Полезная мощность Nп, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии Н на весовой расход жидкости γQ:

ρ (кг/ м 3 ) – плотность перекачиваемой жидкости,

γ(кгс/ м 3 ) удельный вес перекачиваемой жидкости.

Мощность на валу:

Для центробежных насосов ηн– 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности — 0,93 – 0,95.

Номинальная мощность двигателя

Установочная мощность двигателя Nуст рассчитывается по величине Nдв с учётом возможных перегрузок в момент пуска насоса:

гдеβ – коэффициент запаса мощности:

Напор насоса. Высота всасывания

Н – напор насоса,

рн давление в напорном патрубке насоса,

рвс— давление во всасывающем патрубке насоса,

h -высота подъёма жидкости в насосе.

Такимобразом, напор насоса равен сумме высоты подъёма жидкости в насосе и разности пьезометрических напоров в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса.

Для определения напора действующего насоса пользуются показаниями установленных на нём манометра (рм)и вакуумметра (рв).

ра – атмосферное давление.

Напор действующего насоса может быть определён, как сумма показаний манометра и вакуумметра (выраженных в м столба перекачиваемой жидкости) и расстояния по вертикали между точками расположения этих приборов.

В насосной установке напор насоса затрачивается на перемещение жидкости на геометрическую высоту её подъёма(Нг), преодоление разности давлений в напорной (р2) и приёмной(р) емкостях, т.е.и суммарного гидравлического сопротивления (hп) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Н = Нг ++hп

hп= hп.н+ hп.вс. – суммарное гидравлическое сопротивление всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

Если давления в приёмной и напорной емкостях одинаковы (р2= р), то уравнение напора примет вид

Н = Нг + hп

При перекачивании жидкости по горизонтальному трубопроводу (Нг = 0):

Н = +hп

В случае равенства давлений в приёмной и напорной емкостях для горизонтального трубопровода (р2= р и Нг = 0) напор насоса

Н = hп

Высота всасывания

Высота всасывания насоса увеличивается с возрастанием давления р в приёмной ёмкости и уменьшается с увеличением давления рвс, скорости жидкостивс и потерь напора hп..всво всасывающем трубопроводе.

Читайте также  Какой холодильник лучше однокомпрессорный или двухкомпрессорный

Если жидкость перекачивается из открытой ёмкости, то давление р равно атмосферному ра. Давление на входе в насос рвсдолжно быть больше давления рtнасыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре всасывания (рвc > рt), т.к. в противном случае жидкость в насосе начнёт кипеть. Следовательно,

т.е. высота всасывания зависит от атмосферного давления, скорости движения и плотности перекачиваемой жидкости, её температуры (и соответственно – давления её паров) и гидравлического сопротивления всасывающего трубопровода. При перекачивании горячих жидкостей насос устанавливают ниже уровня приёмной ёмкости, чтобы обеспечить некоторый подпор со стороны всасывания, или создают избыточное давление в приёмной ёмкости. Таким же образом перекачивают высоковязкие жидкости.

Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочих колёс центробежных насосов и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Пузырьки пара попадают вместе с жидкостью в область более высоких давлений, где мгновенно конденсируются. Жидкость стремительно заполняет полости, в которых находился сконденсировавшийся пар, что сопровождается гидравлическими ударами, шумом и сотрясением насоса. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счёт гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность и напор насоса резко снижаются.

Практически высота всасывания насосов при перекачивании воды не превышает следующих значений:

Высота всасывания насоса: необходимые сведения, теория для применения на практике

Наличие подземного водозабора предполагает установку насоса. Погружное оборудование для этого не всегда подходит: сезонная эксплуатация, малый диаметр колодца. В таких случаях рационально качать жидкость с поверхности.

Высота всасывания влияет на правильную функциональность оборудования, напора воды. Плюс к этому от максимальной отметки допустимая глубина сооружения зависит не меньше.

Промышленность, дома в частном секторе, многоквартирные сооружения не могут обойтись без технического оснащенияПромышленность, дома в частном секторе, многоквартирные сооружения не могут обойтись без технического оснащения https://engineering-pr.com

Высота всасывания насоса: почему важно знать

Одним из важных агрегатов является насосное оборудование. Естественно, что бытовые отличаются от производственных, но есть и общие моменты: правильная установка насосов. С учетом глубины, высоты, скорости работы. Всего насчитывается более 70 видов наименования.

Во время установки агрегата делают расчеты, чтобы определить абсолютно правильное расположение агрегата к отметке уровня воды. Жидкость перекачивается из прямого ресурса (река, море) или готового резервуара, и параметр высоты всасывания насоса имеет важное значение.

При расчетах используется несколько формул, где высоту определяют путем математических действий (сложение, вычитание, деление). В основном показателями для правильного результата являются:

  • плотность жидкой среды;
  • скорость жидкости на входе (непосредственно в аппарат);
  • давление на входе и атмосферное.

Но одной формулой обойтись не всегда удается, так как есть понятие геометрической и вакуумметрической высотыНо одной формулой обойтись не всегда удается, так как есть понятие геометрической и вакуумметрической высоты https://vuzlit.ru

/>

Геометрическая высота всасывания

Расчетом геометрической высоты предупреждают появление разрыва сплошного потока(кавитации), обеспечивают или нормализуют рабочий процесс центробежного насоса. Правильное вычисление помогает поддерживать напор разрежения, которое связано с атмосферным давлением. Используется уравнение Бернулли.

Данное уравнение, которое помогает рассчитать сохранения энергии, требует знание движение воды из пункта А в пункт Б от нижнего яруса к рабочей лопасти, гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода.

Работа насоса с пониженным давлением из-за кавитации недопустима, приводит к сбою и поломкам сооружения.

Поэтому геометрическую высоту всасывания можно определить, как отрицательной, так и положительной. Зависит от того, где и как располагается над уровнем жидкости в приемном резервуаре рабочее колесо (его отверстие)Поэтому геометрическую высоту всасывания можно определить, как отрицательной, так и положительной. Зависит от того, где и как располагается над уровнем жидкости в приемном резервуаре рабочее колесо (его отверстие) https://strojdvor.ru

положительная отрицательная
Горизонтальный тип Расстояние от нижнего уровня до оси агрегата по вертикали в приемный колодец
Вертикальный тип Расстояние от нижнего уровня до середины кромки входа лопастей колеса по вертикали в резервуар Расстояние от минимума до середины кромок лопастей (вертикальное расположение) в приемном колодце (лопаточные насосы) или до горизонтальной оси (при использовании насоса со спиральным отводом)

Максимальная высота всасывания

Ниже критической отметки высота позволяет насосу работать без перебоев. Роль играет температура жидкости: чем выше температурный режим, тем меньше максимальная высота всасывания.
Существует два способа установки насосного оборудования: с низким температурным режимом жидкости и высоким. Второй вариант предусматривает возможность выкачку воды из среды с высоким вакуумом.

Вакуумметрическая высота всасывания

Определяют зависимостью давления окружающей среды, давления на входе, плотностью жидкости и ее скоростью на входе. Также нужно знать ускорение свободного давления. Рабочее колесо центробежного насоса располагается над зеркалом воды. Из-за его вращения создается разрежение, которое способно привести к неправильной работе насоса. Поэтому высчитать вакуумметрическую высоту (Нвак) необходимо правильно. А главное, не перепутать ее с геометрической.

Надо знать! Геометрическая высота всасывания всегда меньше вакуумметрической. Для разных типов насосов отличается. Также будет меняться в ходе эксплуатацииНадо знать! Геометрическая высота всасывания всегда меньше вакуумметрической. Для разных типов насосов отличается. Также будет меняться в ходе эксплуатации https://studfile.net

Прочие факторы, влияющие на высоту всасывания

Высота всасывания насоса зависит от движущей силы для жидкости. Для этого необходимо знать Разрежение или тягу, которую создает насос и разность атмосферного давления. При этом стоит помнить, что чем ниже место установки насоса над уровнем моря. Тем больше давит атмосфера, и наоборот. Предположительно, или чисто теоретически, независимо от разрежения в низине вода не поднимается выше 10 метров. На возвышенности – не выше 7 метров.

На высоту всасывания, кроме уже указанных моментов, влияют возможные потери давления. Они возникают по разным причинам, результатом станет отключение насоса.

Наиболее встречаемая проблема – разрежение воздуха. При первом запуска агрегата заливают воду, следят за тем, чтобы жидкость оставалась в камере насоса. В этом помогает клапан. С его помощью вода задерживается в камере во время работы и после отключения насоса. Оборудование быстро приводиться в рабочее состояние, так как при обратном движение жидкости клапан закроет просвет для выхода.

Герметичность клапана может быть нарушена. Виной станет песок, ил. Избежать поломки клапана помогает фильтр (специальная металлическая сетка). Но и фильтрация влияет на давление: чем больше грязи «словил» фильтр, тем хуже подача жидкости.

Слабыми местами трубопровода и снижения давления подачи воды, а значит, и высоты всасывания, стали разветвления, повороты и вентиляСлабыми местами трубопровода и снижения давления подачи воды, а значит, и высоты всасывания, стали разветвления, повороты и вентиля http://teployug.ru

Комплектация, конфигурация запорной арматуры уменьшает высоту всасывания до 2 м.

Также на высоту подъема влияет плотность перекачиваемой жидкости. Если консистенция вязкая, тем меньше высота всасывания центробежного насоса.

Что может увеличить высоту подъёма

Найти выход из ситуации, когда необходимо поднять воду выше 7-10 м над поверхностью можно. Сложный процесс, но на практике разрабатывается успешно. Самостоятельно, конечно, такой монтаж невозможен. Причины: цена и оборудование для создания многоступенчатой установки. Другими словами, потребуется соединить несколько насосов в один механизм.

Есть еще два варианта поднять жидкость с большой глубины или на высоту. Не соединять несколько агрегатов, а купить один многоступенчатый. В нем будет несколько крыльчаток, с помощью которых увеличивается давление. Одна такая крыльчатка способна повысить давление на 1 бар.

Можно воспользоваться насосом с эжектором, который уже встроен или может вставлятьсяМожно воспользоваться насосом с эжектором, который уже встроен или может вставляться http://www.hydro-vacuum.com.ua

Область давления остается низкой. За счет эжектора достигается эффект разряжения. Такая техника дает возможность качать жидкость с глубины до 45 м.

Предлагается воспользоваться методом закачки скважины. Применяется компрессор, а верхнюю часть трубы герметизируют. Выталкивание воды происходит в отводящие трубы в новый резервуар. Это удобно: насос будет поступать уже отстоянная вода. Ведь из скважин вместе с жидкостью поднимается на поверхность песок, ил, прочие элементы.

Компрессор часто используют совместно с насосом. Но учитывают географическое расположение. А также помнят, что давление в скважине меняется, а не стоит на месте. Плюс ко всему данный способ использования поверхностного насоса и увеличения высоты требует устройство звукоизоляции.

Тематическое видео поможет более подробно узнать о работе поверхностного насоса и расчета высоты всасывания:

Коротко о главном

Определить напор предлагается путем суммирования высоты и потерь, которые происходят на подъеме между напорным трубопроводом и всасывающим агрегатом. Помнят о геометрической высоте, которая возникает из-за разницы верхнего и нижнего уровня воды.

Не знаете, как понять, какие будут гидравлические потери? Рассчитайте суммарно конструктивные особенности трубопровода. Но поможет ли это правильно установить, эксплуатировать поверхностные насосы?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: