Что такое высота всасывания

Кавитация, NPSH, высота всасывания

Центробежные насосы

Нормальновсасывающие насосы

Перед включением нормальновсасывающего насоса необходимо заполнить жидкостью всасывающую трубу (с обратным клапаном на конце) и сам насос.

Самовсасывающие насосы

Самовсасывающие насосы не требуют заливки всасывающей трубы – жидкость заливается только в сам насос.

Кавитация

При работе центробежного насоса на входе возникает разряжение – зона пониженного давления. Если давление в этой зоне становится ниже, чем давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости, то жидкость начинает кипеть (чем ниже давление, тем ниже температура кипения) – образуются пузырьки, которые, перемещаясь в зону высокого давления, лопаются. Эти микровзрывы разрушают поверхность рабочего колеса, и насос выходит из строя.

Насос из нержавеющей стали в 20 раз менее подвержен разрушающему воздействию кавитации, чем чугунный (и в 10 раз прочнее бронзового).

При кавитации повышается шум (как будто насос перекачивает щебёнку), увеличивается нестабильность работы насоса, снижается напор и подача, увеличивается нагрузка на подшипники.

NPSH (Net Positive Suction Head)

NPSH – это такое минимальное давление на всасе, при котором кавитация приводит только к 3%-ному падению напора.

Чем выше NPSH насоса, тем меньше высота всасывания.

Кавитационный запас определяется в точке максимальной подачи по кривой зависимости NPSH от расхода для выбранного типа насоса (по каталогу производителя).

Высота всасывания

Максимальная теоретическая высота всасывания не может быть больше 10,33 метра водного столба (одна атмосфера) на уровне моря.

Максимально допустимая высота всасывания рассчитывается по формуле:

Если в результате расчёта получили, что H_max=3 метра, то это значит, что насос может всасывать жидкость на высоту до 3 метров без риска возникновения кавитации.

Если результат получился отрицательным, например, минус 3 метра, то это значит, что для работы насоса без кавитации на всасе необходимо создать дополнительный подпор 3 метра (т.е. уровень жидкости должен быть выше уровня установки насоса).

Источник

Вопрос №44. Предельная высота всасывания.

При работе насоса разность давлений в приемном резервуаре и в корпусе насоса должна быть достаточной, чтобы преодолеть давление столба жидкости и гидравлические сопротивления во всасывающем трубопроводе, поэтому расчет и проектирование всасывающей линии представляют собой одну из самых ответственных задач при проектировании насосной установки.

Вертикальное расстояние от уровня жидкости в приемном резервуаре до центра рабочего колеса насоса называют геометрической высотой всасывания hвс. Для нахождения допустимой геометрической высоты всасывания запишем уравнение Бернулли. Для сечений О—О и 1—1 (рис. а):

где Shs — сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе.

Учитывая, что z1- z0 = hвс, а также то, что Vo = 0 (приемный резервуар достаточно больших размеров), получим

Если давление P1 опустится до давления насыщения паров перекачиваемой жидкости Ps при данной температуре, то наступит кавитация.

Кавитация в переводе на русский язык означает пустотообразование. Явление кавитации представляет собой процесс нарушения сплошности течения жидкости, который происходит там, где давление, понижаясь, достигает давления насыщенных паров жидкости. Этот процесс сопровождается образованием большого числа пузырьков, наполненных парами жидкости и газами, выделившимися из нее. Находясь в области пониженного давления, пузырьки объединяются, превращаясь в большие пузыри каверны. Потоком жидкости каверны сносятся в область повышенного давления, где разрушаются вследствие конденсации заполняющего их пара. В центре каждой каверны происходит соударение частиц жидкости, что вызывает гидравлические удары. Опытами установлено, что, когда пузыри лопаются, повышаются местное давление и местная температура.

При этом местное давление достигает значений, больших 100 МПа, что сопровождается образованием положительно и отрицательно заряженных частиц ионов.

Это явление приводит к разрушению рабочих органов насоса. Поэтому кавитация в насосах недопустима. Особенно быстро разрушаются алюминий и механически обработанный чугун, а наиболее стойкой оказывается обладающая большой вязкостью нержавеющая сталь. При шлифовке и полировке стойкость металлов против кавитационного разрушения повышается. Применение стойких в отношении кавитационного разрушения материалов позволяет непродолжительное время работать в условиях местной кавитации.

Первым и главным условием устранения кавитации является правильное назначение допустимой высоты всасывания.

Практически давление на входе в насос выбирают несколько больше, чем давление насыщения паров, т. е.

кавитационный запас напора,

Из формулы видно, что для увеличения геометрической высоты всасывания необходимо уменьшать потери во всасывающем трубопроводе, скорость при входе в насос и давление насыщения паров. В связи с этим всасывающую линию насоса делают возможно короче, большого диаметра, с минимумом перегибов и местных сопротивлений. Снизить значение Рsвбольшинстве случаев невозможно, так как оно определяется только температурой перекачиваемой жидкости. Однако если представляется такая возможность, то эту температуру необходимо уменьшить.

Максимальная геометрическая высота всасывания насосов не может быть более Рат/pg, что для воды составляет 10 м. Высота всасывания центробежных насосов обычно не превышает б. 7 м. Если по расчету получается hвс

где Нвак — вакуумметрическая высота всасывания,

Следовательно, вакуумметрическая высота всасывания складывается из геометрической высоты всасывания hвс, потерь напора Shs во всасывающем трубопроводе и скоростного напора при входе в насос v 2 1/2g.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания всегда меньше высоты на кавитационный запас, т. е.

В каталогах и паспортах насосов приводят допустимую вакуумметрическую высоту или допустимый кавитационный запас.

находим геометрическую высоту всасывания насоса:

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 22 ; Нарушение авторских прав

Источник

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:

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 h_п.в. — потери во всасывающем трубопроводе;
р_a — атмосферное давление, Па;
р_в — абсолютное давление на входе в насос, Па;
с_в — 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 H_в указывает на работу насоса с подпором. При работе насоса по схеме, показанной на рис. 2.9, в, выражение вакуумметрической высоты всасывания приобретает вид:

где P₀ — абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

В зависимости от конструкции лопастного насоса геометрическую высоту всасывания отсчитывают по-разному. Для горизонтальных насосов H_г.в — это разность отметок оси насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом Н_г.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 «h_доп=Kд_h». 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 р_а — напор, соответствующий атмосферному давлению (приведенная высота атмосферного давления), метры столба перекачиваемой жидкости; h_н.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 h_н.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

Наши специалисты всегда рады ответить на любые Ваши вопросы.

Источник

Какая допустимая высота всасывания насоса

Высота подъема насосом всасывания

Расчет высоты всасывания насоса имеет очень важное значение при проектировании насосов и насосных станций. По всасывающему трубопроводу движение жидкости и подача ее к рабочему колесу происходит за счет разности абсолютного давления в потоке жидкости у входа в рабочее колесо и давления над открытой поверхностью воды, находящейся в приемном резервуаре.
В этой области величина давления не постоянная и зависит от того, как расположен насос относительно уровня свободной поверхности и от других факторов. Как правильно устанавливать насосы своими руками, в зависимости от высоты всасывания, предлагается узнать из этой статьи.

Возможные схемы установки насоса

На точную зависимость между перечисленными параметрами влияет схема установки центробежного насоса.
Это может быть:

Установка насоса из открытого источника

По теореме Бернулли при наличии двух сечений:

Пренебрегая в первом из них, значением величины скоростного напора, можно получить уравнение из которого определяется абсолютное давление в нужном сечении.
Здесь:

В уравнении левая часть – это вакуумметрическая высота всасывания насоса, измеряемая в метрах столба жидкости, которая перекачивается.

Схемы размещения центробежных насосов

Принимая это же сечении 0 – 0 за плоскость отсчета, единственным отличием от первой схемы здесь будет то, что величина Hs станет с отрицательным знаком. Геометрическая высота всасывания с отрицательным значением называется подпором.

Совет: Если его достаточно, то давление имеющееся на входе в насос, можно устанавливать больше атмосферного, при любых режимах работы агрегата.

Конструктивное исполнение центробежного насоса играет роль на отсчете геометрической высоты всасывания:

В этом случае геометрическая высота всасывания насосов отсчитывается от открытой поверхности жидкости в приемной емкости до плоскости, которая проходит через оси лопастей колеса рабочего, у насосов имеющих вертикальный вал и до наивысшей точки лопасти колеса у насосов с валом горизонтальным.

Совет: Высота всасывания помимо того, что определяет положение насоса к уровню открытой поверхности в источнике воды, определяет и глубину выполнения фундамента машинного здания. Хотя для уменьшения объема земляных работ и облегчения конструкции здания, а значит и меньшая цена в целом на сооружение насосной станции и может быть выполнено, но увеличение Hs является не очень желательным.

Величина геометрической высоты всасывания для насосов разных типов неодинакова. Она в процессе эксплуатации не остается постоянной даже для одного работающего насоса.
Уравнение устанавливает функциональную зависимость величины Hs от всех параметров, которые характеризуют конструктивные и эксплуатационные особенности оборудования.

Где р – абсолютное давление образуемое на входе в насос. Эта величина необходима для надежной и бесперебойной работы насоса при всех значениях напора и подачи, что зависит от особенностей конструкции решетки лопастей колеса рабочего и определяется расчетами.
Значение высоты всасывания Hs зависит от режимов работы агрегата, которые характеризуются скоростным напором, возникающим на входе v2\/(2g). Увеличение скорости потока, с увеличением подачи насоса, способствует уменьшению Hs и, значит, приводит к необходимости размещения насоса поближе к уровню открытой поверхности воды в приемной емкости.
Особенности компоновки оборудования, в том числе конструкции линии для всасывания, которая характеризуется гидравлическими потерями, служит важным фактором для определения величины геометрической высоты всасывания Hs. По этой формуле видно, что предпочтение лучше отдавать коротким всасывающим линиям с небольшой скоростью течения и минимальными местными сопротивлениями.

Что сделать, чтобы хватало воды насосу

Часто возникают проблемы при подаче воды для всасывания насосом. Теоритическая глубина, с которой атмосферное давление может позволить поднимать воду составляет 9 метров.
На практике, с небольшими потерями, максимальная подача воды насосом составляет 7 метров. Наиболее уверенный подъем жидкости насосом с глубины пять метров.
Существуют несколько способов, которые помогают увеличить глубину подъема воды:

Совет: Однако глубокий кессон, свыше трех метров, копать не стоит – возникнут трудности при обслуживании и контроле работы насоса. При этом необходимо утеплить крышку кессона, для предотвращения от проникновения зимой холодного воздуха. В этом случае решаются проблемы тепло- и звукоизоляции агрегата.

Схема подключения самодельного эжектора

Установка эжектора увеличивает мощность насоса, его можно установить на любую станцию. К тому же эжектор можно легко собрать из любого тройника, подходящего по диаметру. Эффективность его большой не будет, но увеличить глубину подъема воды он сможет.

Использование двух насосов

Проще применять один насос, но иногда использование двух, не слишком мощных устройств, будет хорошим решением для обслуживания источников. В этом случае погружной опускается в колодец или скважину и подает воду на поверхностный насос, на его базе организована насосная станция.
С водоснабжением самостоятельно справиться не сможет ни один маломощный насос, а вместе они могут поддерживать в системе хорошее давление.
Здесь существуют своя инструкция для организации устройства в схемах:

Как накачать скважину

Для владельцев скважин одним из вариантов может стать ее накачивание с помощью компрессора, но для этого необходимо загерметизировать верхнюю часть обсадной трубы скважины.

Устройство компрессора для накачки скважины

Совет: Необходимо, при применении компрессора, делать очень хорошую звукоизоляцию, чтобы предотвратить большой шум от назойливой трескотни компрессора.

Как использовать насосы с большой высотой всасывания можно познакомиться по видео в этой статье.

Источник

Пособие для ремонтника

Мы уже говорили, что в некоторых случаях для работы конденсаторов водяного охлаждения средней и даже большой производительности может использоваться проточная вода, отбираемая из скважины (колодца), реки или моря.
Холодильные агрегаты при этом размещаются в машинных залах, которые, как правило, расположены выше уровня воды. Для того, чтобы воду подать в конденсатор, ее необходимо забрать с уровня, лежащего ниже входа в насос (см. рис. 78.1).
Это довольно сложная задача, для решения которой нужно ответить на ряд вопросов:
► Где лучше расположить насос?
► С какой глубины насос сможет поднимать воду?
► С какими проблемами при этом можно столкнуться?

Напомним, что такое всасывание жидкости
Для того, чтобы понять, что такое всасывание, давайте сядем за столик кафе и закажем фруктовый сок, который начнем смаковать с помощью соломинки. Мы всасываем сок через соломинку, он поднимается из бокала и попадает к нам в рот. Но почему это происходит, вы можете объяснить?
Движущей силой, которая помогает соку подняться по соломинке, является атмосферное давление.
Атмосферное давление Ра давит на поверхность сока в стакане. Всасывая его через соломинку, мы создаем внутри нее разряжение Р1, которое помогает соку подниматься.
Таким образом, явление объясняется просто созданием разности давлений: АР = Ра — Р1.
Без атмосферного давления втягивать сок через соломинку было бы невозможно.
Правда, есть и еще один путь. Стакан нужно герметично закупорить и подать в него под давлением какой-либо газ.
Такой способ используют при розливе пива.

В колодце на воду действует атмосферное давление. Когда насос создает разряжение в погруженной в воду трубе, это давление заставляет воду подниматься вверх. Отсюда следует, что даже если на входе в насос создать давление, равное абсолютному нулю (что невозможно), вода не поднимется выше, чем на 10,33 м.

Даже если бы насос мог создать абсолютный вакуум, высота подъема воды выше 10,33 м невозможна!

Почему насос не может всасывать воду с уровня ниже 6. 7 м?
7°) Влияние атмосферного давления.

Мы уже говорили о том, что атмосферное давление зависит от высоты местности. Именно оно является движущей силой, обеспечивающей подъем воды в трубе.
На высоте 2000 метров атмосферное давление не больше, чем 0,77 бар.
Таким образом, насос, установленный на поверхности колодца, находящегося на этой высоте, не сможет поднять воду с уровня более 7,7 м.
Следовательно, при подборе насоса необходимо учитывать высоту местности (см. рис. 78.8).
2°) Влияние потерь давления.
Прежде всего, попробуем объяснить, что такое сетка с обратным клапаном* и в чем заключается ее назначение. Допустим, что насос работает и обеспечивает заданный расход жидкости.
В какой-то момент насос выключили. Что при этом произойдет?

Насос больше не создает разрежения и вода, которая находится во всасывающей трубе, начнет сливаться обратно в колодец.
В результате труба опустошится. При последующем запуске, перед тем, как вода поднимется к крыльчатке, насос должен вначале создать разрежение воздуха, попавшего в трубу после того, как из нее слилась вода.
Однако большинство насосов не способно самозаполняться таким образом
Вместе с тем, длительная работа или слишком частое включение-выключение насоса, работающего, «вхолостую» грозит серьезными поломками.
Следовательно, после остановки насоса необходимо обеспечить такие условия, при которых и во всасывающей трубе, и в корпусе насоса оставалась бы жидкость. При последующем запуске это позволит насосу быстро выйти на режим.
Может быть, для решения данной проблемы нужно просто попытаться залить воду в насос через специально предусмотренное с этой целью отверстие в его корпусе?

По большому счету, без дополнительных устройств такая операция ни к чему не приведет, поскольку вся вода, которую мы будем заливать в насос, стечет обратно в колодец!
Чтобы вода осталась в трубе, нужно на конце трубы, в той ее части, которая опущена в воду, установить обратный клапан (см. рис. 78.10). Тогда после каждой остановки вода оставалась бы в трубе (и в насосе) и не было бы необходимости заливать ее в насос.
Чтобы сохранить герметичность клапана и защитить клапан от попадания в него песка или грязи, перед клапаном устанавливают металлическую сетку, выполняющую роль фильтра. Это устройство, состоящее из фильтра и обратного клапана, называют кольцом опускной трубы или сеткой с обратным клапаном.
Заметим, что потери давления на кольце могут быть довольно существенными, особенно если фильтр загрязнен. Напомним также, что в этом случае появляется опасность работы насоса в режиме кавитации (см. раздел 77).
Таким образом, всасывающая труба в сборе со всеми ее поворотами, кольцом, вентилями и клапанами при работе насоса характеризуется существенными потерями давления. Величина этих потерь, в зависимости от длины трубы, ее конфигурации и комплектации может меняться в диапазоне от 0,05 до 0,2 бар (то есть от 0,5 до 2 м вод. ст.).
Если потери давления составляют 2 м вод. ст., то на столько же уменьшается и высота всасывания: потери давления напрямую влияют на величину высоты всасывания, поэтому всегда стремятся максимально снизить потери давления.

Влияние вида перекачиваемой жидкости.
Мы знаем, что давление в I бар соответствует примерно 10 м вод. ст., поэтому невозможно всасывать воду с поверхности, которая находится ниже 10 м от входа в насос. Но 1 бар также соответствует и 76 см рт. ст.: следовательно ртуть нельзя всасывать с уровня ниже 76 см от входа в насос
Таким образом, при подборе насоса вы должны принимать во внимание плотность перекачиваемой жидкости (особенно будьте внимательны при подборе насоса для перекачивания водных растворов гликолей, плотность которых зависит от концентрации гликоля).
4°) Влияние температуры перекачиваемой жидкости.
В разделе 77 мы узнали, что чем выше температура перекачиваемой жидкости, тем больше опасность перехода насоса в режим кавитации.
Высота всасывания Н может быть тем больше, чем ниже температура жидкости, которую мы будем перекачивать. Так, например, вода при температуре 10°С может быть поднята к насосу с более низкого уровня, чем вода при температуре 80°С.
В любом случае следует помнить, что изменения температуры и давления являются опасными факторами, определяющими условия вскипания воды.

Почему это происходит, можно понять, вновь обратившись к рассмотрению потока воды между сечением входа в насос <точка 1) и сечением, в котором давление жидкости минимально (точка 4. см. раздел 77).
Падение давления на участке между точкой 1 и точкой 4 эквивалентно потерям давления в насосе. Как и любые потери давления, они растут с увеличением расхода. Однако конструкторы насосов при проектировании могут управлять этими потерями.
Чтобы предотвратить опасность возникновения кавитации в насосах, конструкторы в документации на свою продукцию указывают минимально допустимое давление на входе в насос (в точке 1), ниже которого
пользователь никогда не должен опускаться: это потребная величина параметра NPSH, которая определяется как «абсолютное статическое давление на всасывании». Укажем, что эта величина (часто выражаемая в метрах водяного столба) соответствует внутренним потерям давления на крыльчатке насоса между точками 1 и 4.**
Чтобы лучше усвоить абстрактные понятия, о которых мы только что рассказали (влияние NPSH, температуры, вида жидкости, потерь давления, атмосферного давления), попробуем вместе решить одно небольшое упражнение:
Для охлаждения конденсатора предлагается использовать грунтовые воды, расположенные на глубине 4 метра. Потребная величина кавитационного запаса для выбранного нами насоса (NPSH) равна 3 м вод. ст., вода имеет температуру 10°С, потери давления на фильтре и обратном клапане 0,5 м вод. ст., потери давления во всасывающей трубе так же 0,5 м вод. ст. Высота над уровнем моря 1000 м.

► Можно ли использовать выбранный нами насос?
► Что произойдет, если фильтр засорится?
► Что произойдет, если уровень грунтовых вод понизится на 1 м?

Поправка на высоту: насос будет откачивать воду
из колодца, находящегося на высоте 1000 м над уровнем моря. На этой высоте атмосферное давление ниже, чем на уровне моря на 1,2 м вод. ст.: следовательно, воображаемый насос нужно опустить еще на 1,2 м вниз в точку D. В результате имеем DE = 6,3 — 1,2 = 5,1 м.
Гарантийный запас: чтобы гарантированно не допустить кавитации, заложим в качестве запаса надежности высоту в 1 м. Для этого наш насос опустим еще на 1 м вниз в точку Е. Получим EF = 4,1 м.
Таким образом, выбранный нами насос сможет без каких бы то ни было проблем всасывать воду из колодца, уровень воды в котором на 4,1 м низке входа в насос. То есть, он безусловно может быть использован для подачи воды в конденсатор, поскольку на самом деле уровень воды в колодце только на 4 м ниже уровня входа в насос.
б) Что произойдет, если металлическая сетка фильтра забьется грязью (засорится)?
Очевидно, что со временем металлическая сетка фильтра будет засоряться. Если потери давления на сетке вырастут, например, до 1 м вод. ст., это будет соответствовать ранее установленному гарантийному запасу. Насос обеспечит откачку, но его расход упадет (см. раздел 75).
Если фильтр закупорится еще больше и потери давления станут больше, чем 1 м вод. ст., насос может войти в режим кавитации. В этом случае расход воды еще больше упадет и насос начнет работать в неустановившемся режиме.

Если уровень воды в колодце понизится на 1 м, то нас спасет, как и в предыдущем случае, гарантийный запас, и насос, как и ранее, обеспечит откачку воды при условии, что фильтр чистый, однако расход воды уменьшится. Однако, если уровень воды понизится еще больше или засорится фильтр, то произойдет катастрофа!
Как откачивать воду с глубины 100 м?
Мы только что убедились, на практике насос может откачивать воду с поверхности, расположенной ниже уровня насоса не более, чем на 6. 7 м.
Чтобы откачивать воду с поверхности, расположенной ниже этого уровня, достаточно погрузить насос на дно колодца, как показано на рис. 78.15. Насос будет легко откачивать воду без всякой кавитации.

Для подъема воды на десяток метров никаких проблем не будет. Однако, если вам нужно поднять воду на большую высоту (20 м, 40 м, 100 м и даже больше), то один насос с этим не справится. Одним из решений может стать использование ‘»ступенчатой» схемы, как показано на рис. 78.16. Но такое решение будет достаточно сложным и дорогостоящим.
Кроме того, оно не всегда может быть реализовано. Например, как откачать воду с поверхности, лежащей ниже требуемого уровня подъема на 40 м и находящейся в узком колодце?

В этом случае можно использовать многоступенчатый насос (см. рис. 78.17), в котором ступени (крыльчатки) автоматически повышают напор при переходе от одной ступени к другой с минимальными потерями (на рис. 78.17 таких ступеней четыре).
Представим себе, что каждая ступень создает напор, равный 10 м вод. ст. Вода проходит через первую ступень и давление на входе во вторую ступень уже равно 10 м вод. ст. Во второй ступени напор также равен 10 м вод. ст., следовательно на выходе из нее давление воды будет равно 20 м вод. ст., и так далее.

Если вы хотите получить дополнительную информацию, см. раздел 97.

Источник