что называется вакуумметрической высотой всасывания
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.
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:
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.
| 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.
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.
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.
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?
Фрагмент № 19Г Бескавитационная работа насоса
Основными параметрами при определении условий бескавитационной работы насоса являются высота всасывания и допустимый кавитационный запас.
Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту всасывания.
Геометрическая высота всасывания (Нг.вс.) для горизонтальных насосов – расстояние по вертикали от свободного уровня поверхности перекачиваемой жидкости до оси насоса. Если ось насоса расположена выше уровня жидкости, то высоту всасывания считают положительной (рис. 1 а), если ниже – отрицательной (рис. 1 б).
Вакуумметрическая высота всасывания (Нвак) больше геометрической на величину потерь (см. Фрагменты № 8Г и № 9Г) во всасывающем трубопроводе (hвс) и величину скоростного напора на входе в насос.
Подъём жидкости из источника сообщающегося с атмосферой происходит под действием атмосферного давления ра, величина которого превышает давление на входе в насос р1. Разность между этими давлениями и определяет теоретическую вакуумметрическую высоту всасывания.
Кавитация (см. Фрагмент № 18Г) ограничивает высоту всасывания насоса.
Для бескавитационной работы насоса должно выполняться следующее условие:
Где р1 – давление жидкости на входе в насос, Па; рп – давление парообразования, Па; ρg – удельный вес жидкости, Н/м3; V1 – скорость жидкости на входе в насос, м/с; Δh – кавитационный запас напора, м.
Таким образом, кавитационный запас (Δh) это превышение полного напора на входе насоса над напором, соответствующим давлению насыщенных паров (см. Фрагмент № 18Г).
Если весь кавитационный запас преобразуется в кинетическую энергию жидкости и расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, то величина давления на входе понизится до величины давления насыщенных паров (давления парообразования) и возникнет кавитация. Кавитационный запас при котором происходит кавитация называется критическим или минимальным (Δhmin).
Для обеспечения надёжности всасывания, учитывая возможные изменения условий (колебание уровня, изменение температуры и др.) величину hmin следует умножить на коэффициент запаса Ψ, равный 1,1 – 1,5. Тогда
Δhдоп = Ψ Δhmin,
где Δhдоп – допустимый кавитационный запас.
Во всех каталогах насосов наряду с такими техническими параметрами как подача, напор, потребляемая мощность и др. (см. Фрагмент № 2Г), указывается допустимый кавитационный запас.
За рубежом параметр Δh (кавитационный запас) обозначают как NPSHR, а величину Δhдоп (допустимый кавитационный запас) как NPSHA.
Таким образом, основным средством предупреждения кавитации является поддержание достаточного избыточного давления на входе насоса над давлением парообразования, то есть соблюдения такой высоты всасывания, при которой кавитация не возникает.
Примечание.
Для любителей точных формулировок приводим выдержку из ГОСТ 17398 – 72:
Допускаемый кавитационный запас – кавитационный запас, обеспечивающий работу насоса без изменения основных технических показателей.
Фрагмент № 19Г Бескавитационная работа насоса
Основными параметрами при определении условий бескавитационной работы насоса являются высота всасывания и допустимый кавитационный запас.
Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту всасывания.
Геометрическая высота всасывания (Нг.вс.) для горизонтальных насосов – расстояние по вертикали от свободного уровня поверхности перекачиваемой жидкости до оси насоса. Если ось насоса расположена выше уровня жидкости, то высоту всасывания считают положительной (рис. 1 а), если ниже – отрицательной (рис. 1 б).
Вакуумметрическая высота всасывания (Нвак) больше геометрической на величину потерь (см. Фрагменты № 8Г и № 9Г) во всасывающем трубопроводе (hвс) и величину скоростного напора на входе в насос.
Подъём жидкости из источника сообщающегося с атмосферой происходит под действием атмосферного давления ра, величина которого превышает давление на входе в насос р1. Разность между этими давлениями и определяет теоретическую вакуумметрическую высоту всасывания.
Кавитация (см. Фрагмент № 18Г) ограничивает высоту всасывания насоса.
Для бескавитационной работы насоса должно выполняться следующее условие:
Где р1 – давление жидкости на входе в насос, Па; рп – давление парообразования, Па; ρg – удельный вес жидкости, Н/м3; V1 – скорость жидкости на входе в насос, м/с; Δh – кавитационный запас напора, м.
Таким образом, кавитационный запас (Δh) это превышение полного напора на входе насоса над напором, соответствующим давлению насыщенных паров (см. Фрагмент № 18Г).
Если весь кавитационный запас преобразуется в кинетическую энергию жидкости и расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, то величина давления на входе понизится до величины давления насыщенных паров (давления парообразования) и возникнет кавитация. Кавитационный запас при котором происходит кавитация называется критическим или минимальным (Δhmin).
Для обеспечения надёжности всасывания, учитывая возможные изменения условий (колебание уровня, изменение температуры и др.) величину hmin следует умножить на коэффициент запаса Ψ, равный 1,1 – 1,5. Тогда
Δhдоп = Ψ Δhmin,
где Δhдоп – допустимый кавитационный запас.
Во всех каталогах насосов наряду с такими техническими параметрами как подача, напор, потребляемая мощность и др. (см. Фрагмент № 2Г), указывается допустимый кавитационный запас.
За рубежом параметр Δh (кавитационный запас) обозначают как NPSHR, а величину Δhдоп (допустимый кавитационный запас) как NPSHA.
Таким образом, основным средством предупреждения кавитации является поддержание достаточного избыточного давления на входе насоса над давлением парообразования, то есть соблюдения такой высоты всасывания, при которой кавитация не возникает.
Примечание.
Для любителей точных формулировок приводим выдержку из ГОСТ 17398 – 72:
Допускаемый кавитационный запас – кавитационный запас, обеспечивающий работу насоса без изменения основных технических показателей.
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
Мир водоснабжения и канализации
все для проектирования
Вакуумметрическая высота всасывания, давление, кавитационный запас, мощность насосов
Основные расчетные формулы насосов:
Вакуумметрическая высота всасывания насоса-
величина, определяемая зависимостью:
где: Нв— вакуумметрическая высота всасывания, м; Ро-давление окружающей среды, Па (Нормальное атмосферное давление — 101325 Па); Рн— давление на входе в насос, Па; р- плотность жидкой среды, кг/м 3 (плотность воды 1000 кг/м 3 ); υн— скорость жидкой среды на входе в насос, м/с; g- ускорение свободного падения, м/с 2 (9,81 м/с 2 ). (ГОСТ 17398-72)
Давление насос-
величина, определяемая зависимостью:
где: Р — давление насоса, Па; Рк и Рн — давление на выходе и на входе в насос, Па; р- плотность жидкой среды, кг/м 3 (плотность воды 1000 кг/м 3 ); υк и υн— скорость жидкой среды на входе и на выходе в насос, м/с; g- ускорение свободного падения, м/с 2 (9,81 м/с 2 ), Zk и Zн — высота центра тяжести сечения выхода и входа в насос, м. (ГОСТ 17398-72)
Кавитационный запас насоса-
величина, определяемая зависимостью:
где: Δh-кавитационный запас, м; Рн — давление на входе в насос, Па; р- плотность жидкой среды, кг/м 3 (плотность воды 1000 кг/м 3 ); υн— скорость жидкой среды на входе в насос, м/с; g- ускорение свободного падения, м/с 2 (9,81 м/с 2 ), Рп — давление паров жидкой среды, Па (ГОСТ 17398-72)
Полезная мощность насоса—
мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и определяемая зависимостью:
где: Nп — полезная мощность насоса, Вт; Q — подача насоса, м 3 /с, Р — давление насоса, Па.
а)разность удельных энергий жидкости после и до насоса, в метрах;
б) величина, определяемая зависимостью:
Примечание: Так же Вы можете ознакомиться со следующими статьями: