kawitacja

5/13/2018 KAwitacja - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kawitacja 1/6

Parametry pracy pompy

i zjawisko kawitacji

1. Parametry pracy pompy1.1. Wysokości podnoszenia1.2. Wydajności1.3. Moce

1.4. Sprawności2. Kawitacja2.1. Zjawisko kawitacji2.2. Wpływ kawitacji na pracę pompy2.3. Eksploatacyjne sposoby zapobiegania kawitacji

3. Literatura

Opracował:Bartosz Basiński

http://osp.jarek1986.isx.pl



1. Parametry pracy pompy

1.1. Wysokości podnoszeniaWysokość podnoszenia jest to róŜnica pomiędzy ciśnieniem na

wlocie i na wylocie pompy, wyraŜona w metrach słupa pompowanejcieczy, oznaczona literą H. Wysokość podnoszenia nie zaleŜy od cięŜaru

właściwego pompowanej cieczy w przeciwieństwie do ciśnienia mierzonegomanometrem w MPa, które jest wprost proporcjonalne do cięŜarupompowanej cieczy.

Manometryczna wysokość podnoszenia to suma manometrycznejwysokości ssania i tłoczenia (suma wskazań przyrządów pomiarowych),wyraŜona w metrach słupa wody.

Geometryczna wysokość podnoszenia (rys.1) to sumageometrycznej wysokości ssania i tłoczenia, wyraŜona w metrach.

Manometryczna wysokość tłoczenia to wysokość ciśnienia odczytanana manometrze podczas pracy motopompy, wyraŜona w metrach słupa

wody (m H2O). W przypadku zatrzymania motopompy obie te wielkościzrównałyby się zesobą. Oznacza to,Ŝe zarównomanometr, jak imanowakuometrpo zatrzymaniumotopompy (przyzałoŜeniu idealnejszczelnościpompy iprzewodów)wskazywałabyrzeczywisteodległości dolustra wody orazrzeczywistą wysokość na jaką

pompa wtłoczyła wodę. Dzieje się tak dlatego, Ŝe po zatrzymaniucałkowicie ustaje przepływ wody w liniach tłocznych i ssawnych, wzwiązku z tym znikają całkowicie opory tarcia.

Geometryczna wysokość tłoczenia (rys. 1) to rzeczywista pionowaodległość między osią nasady ssawnej pompy, a punktem najwyŜszegorzutu wody, mierzona w metrach.

Manometryczna wysokość ssania to wysokość ssania odczytana nawakuometrze podczas pracy pompy wyraŜona w m H2O. Po zatrzymaniupracy pompy manometryczna wysokość ssania jest równa geometrycznejwysokości ssania, ze względu na brak oporów przepływu.

Geometryczna wysokość ssania (rys.1) to rzeczywista odległośćpionowa między lustrem wody, a osią nasady ssawnej pompy, mierzona wmetrach.

Teoretyczną wysokością podnoszenia pompy nazywamy sumęuŜytecznej wysokości podnoszenia i oporów hydraulicznych w pompiespowodowanych tarciem cieczy o ścianki kanałów przepływowych,zawirowaniami itp.

Rys. 1. Geometryczne wysokości: ssania, tłoczenia i podnoszenia



1.2. Wydajności

Wydajność jest to ilość cieczy jaką moŜe dostarczyć pompa w jednostce czasu , mierzona w dm3 /min lub m3 /h, wydajność oznaczamyliterą Q.

Rzeczywista wydajność pompy Qr (Q) jest to suma natęŜeniaprzepływu w przekroju króćca wylotowego i cieczy odprowadzanej(równieŜ przed króćcem tłocznym) na własne potrzeby pompy np.chłodzenie łoŜysk, dławic itp.

Wydajność nominalna pompy Qn jest to wydajność określona przezproducenta i podana na tabliczce znamionowej. Wydajność nominalnawystępuje przy nominalnej wysokości podnoszenia i nominalnej prędkościobrotowej pompy. Przy poprawnej eksploatacji powinna występowaćzaleŜność Qr = Qn .

Wydajność optymalna Qopt jest to wydajność występująca przyoptymalnej sprawności pompy. W dobrze skonstruowanej pompie Qopt pokrywa się z Qn .

Wydajność teoretyczna pompy Qth jest to natęŜenie przepływu wpompie idealnie szczelnej i przy teoretycznej wysokości podnoszenia.Qth =Q + Qstr

Qstr - łączne straty występujące w pompie (przepływ powrotny dowirnika, przecieki przez dławice itp.)

1.3. MoceMoc na wale (sprzęgle) pompy Pw jest to moc pobierana przez

pompę i określona przez bezpośredni pomiar momentu napędzającegopompę lub określana pośrednio przez pomiar mocy pobieranej przez silnikPs .Pw= Psηs ηs – sprawność silnika napędowego

Moc uŜyteczna (efektywna) pompy P u jest to moc zuŜyta nazwiększenie energii pompowanej cieczy.

1.4. SprawnościSprawność objętościowa pompy ηv jest to stosunek wydajności

rzeczywistej do wydajności teoretycznej.Sprawność objętościowa waha się zazwyczaj w granicach 0,9-0,98 przyczym większe wartości odnoszą się do pomp większych.

Sprawność hydrauliczna pompy ηh jest to stosunek uŜytecznejwysokości podnoszenia do wysokości teoretycznej.Sprawność hydrauliczna zleŜy od rodzaju pomp: dla pomp wyporowychprzybiera wyŜsze wartości do 0,98; dla pomp wirowych w granicach od 0,8do 0,96. ZaleŜy teŜ od wielości pomp – dla większych ma większą wartość.

Sprawność mechaniczna pompy ηm jest to stosunek róŜnicy mocy nawale i mocy zuŜywanej na pokonanie oporów mechanicznychwystępujących w pompie do mocy na wale.Sprawność mechaniczna pompy waha się w granicach od 0,92 do 0,98 –

zaleŜnie od wielkości i jakości wykonania pompy. W pompachbezdławnicowych sprawność mechaniczna wynosi 1,00.



Sprawność całkowita pompy η jest to jest to stosunek mocyuŜytecznej pompy do mocy pobieranej przez pompę na wale. Sprawnośćcałkowitą moŜemy policzyć teŜ ze wzoru:η = ηvηhηm

Całkowita sprawność pompie powinna być mniejsza od 0,6. Nowoczesnepompy osiągają wartości wynoszące 0,9. Przeciętne sprawnościmotopompy wynoszą od 0,7 do 0,8.

2. Kawitacja

2.1. Zjawisko kawitacji Kawitacja jest to proces tworzenia się pęcherzyków parowo-

gazowych nasyconej cieczy, w skutek miejscowego spadku ciśnieniaponiŜej wartości krytycznej, bliskiej ciśnieniu parowania tej cieczy przydanej temperaturze. Następnie pęcherzyki porywane przez płynącą ciecztrafiają do obszaru wyŜszego ciśnienia, gdzie para się skrapla. Pęcherzyki

znikają w sposób bardzo gwałtowny, w czasie krótszym niŜ 0,001 sekundyimplodują. Ciecz napływająca z duŜą prędkością w miejsce pęcherzykówmoŜe osiągnąć ciśnienie rzędu 350 MPa. W miejscu znikania, przy ściancenastępuje charakterystyczne niszczenie materiału konstrukcyjnegopompy, objawiające się w postaci kawern (wŜerów) i porów o głębokościdochodzącej nawet do kilkunastu milimetrów.

Oznakami kawitacji są: Hałas (nieregularne trzaski i szumy) Drgania kadłuba kanału przepływowego

Wyraźne słyszalne odgłosy, jakby uderzeniaKawitacja występuje w kanałach przepływowych maszyn i urządzeńhydraulicznych, głownie pomp,turbin wodnych oraz armatury(zasuwy, zawory, zwęŜki itp.).Towarzyszy ona spadkowiciśnienia, a więc wyŜszymprędkościom cieczy, co mamiejsce głównie w pompachwirowych, szczególnie o wyŜszychwartościach wyróŜnikaszybkobieŜności nsQ (wraz zewzrostem nsQ rośnie prędkośćprzepływu cieczy). W pompachwyporowych kawitacja występujerzadko, ze względu na małeprędkości cieczy. Powstawaniepęcherzyków parowo-gazowych

(rys. 2) występuje w pompie na obszarze najniŜszego ciśnienia, a więc naobszarze wlotowym wirnika, tuŜ przed lub na wlocie na łopatki. Implozjapęcherzyków – powodująca niszczenie materiału – występuje w kanałachmiędzyłopatkowych wirnika lub na wewnętrznej stronie ścian bocznych.

Rys. 2. Miejsca występowania kawitacji w pompie wirowej, odśrodkowej; o – powstawanie pęcherzyków parowo-gazowych, ∆ – implodowanie tych pęcherzyków.



2.2. Wpływ kawitacji na pracę pompyW pierwszym stadium, gdy tworzą się pęcherzyki parowo-gazowe,

kawitacja nie ma większego wpływu na pracę pomp. Według niektórychnawet zwiększa jej wydajność, zmniejszając tarcie cieczy o ścianki przezpowstałe pęcherzyki.

W drugim stadium, implozje pęcherzyków wywołują drgania całejpompy a jednocześnie ciśnieniomierze na ssaniu i tłoczeniu wykazują

nadmierne i nieregularne wahania, towarzyszy temu spadek wysokościpodnoszenia i sprawności pompy.

Rys. 3. Charakterystyka pompy odśrodkowej w której wystąpiłakawitacja

W trzecim stadium tzw. bardzo silnej kawitacji następuje załamaniesię charakterystyk przepływu, poboru mocy i sprawności (rys.3).

Powstanie kawitacji związane jest z: DuŜą wysokością ssania, DuŜa prędkością obrotową wirnika,

Przekroczenie nominalnej wydajności, co wiąŜe się z nadmiernymwzrostem prędkości i spadkiem ciśnienia w przekroju ssawnym,

Nieprawidłowym zasileniem wirnika wynikającym ze złego kształtukanału wlotowego, nierówną powierzchnią kanału.

2.3. Eksploatacyjne sposoby zapobiegania kawitacji Ustawienie pomp z zapewnieniem moŜliwie małej wysokości ssania

lub duŜego napływu, Eksploatowanie w pobliŜu nominalnej wydajności – przy

nadmiernym zwiększeniu jak i zmniejszeniu wydajności występuje

kawitacja, Zabezpieczenie przed wzrostem temperatury pompowanej cieczy –

powodem wzrostu temperatury cieczy moŜe być praca w obieguzamkniętym,

Zabezpieczenie przed nieprzewidzianym wzrostem prędkościobrotowej pompy,

Dopuszczenie do obszaru powstawania pęcherzyków parowo-gazowych pewnej ilości powietrza,

Zapewnienie jak najmniejszych oporów w przewodzie ssawnym –powodem wzrostu oporów w przewodzie ssawnym moŜe być

zanieczyszczenie smoka bądź kosza ssawnego.



3. Literatura

1. Tadeusz Derecki: Sprzęt poŜarniczy do podawania wody i piangaśniczych. SGSP Warszawa 1999 r.

2. St. Mazur, T. Myśliwiec: Obsługa motopomp. IWZZ Warszawa1987r.

3. Praca zbiorowa: Mały poradnik mechanika, tom II. WNT Warszawa1984r.

http://osp.jarek1986.isx.pl

kawitacja

Documents