О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Прошу проверить достаточность кавитационного запаса для правильной работы насоса 

Высота столба жидкости над всасывающим патрубком насоса (NPSH) и кавитация

Гидравлический Институт определяет высоту столба жидкости над всасывающим патрубком насоса как совокупную высоту всасывания, измеренную на всасывающем патрубке, с поправкой на давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости. Проще говоря, это анализ соотношения сил на всасывающем патрубке насоса, для того, чтобы определить, будет ли жидкость испаряться при минимальном давлении, создающемся в насосе.

Давление насыщенных паров

Давление, которое жидкость оказывает на окружающие ее поверхности, зависит от температуры. Это давление называется давлением насыщенных паров, и оно является уникальной характеристикой любой жидкости, которая возрастает с увеличением температуры. Когда давление насыщенного пара жидкости достигает давления окружающей среды, жидкость начинает испаряться или кипеть. Температура, при которой происходит это испарение, будет понижаться по мере того, как понижается давление окружающей среды.

При испарении жидкость значительно увеличивается в объеме. Один кубический фут воды при комнатной температуре превращается в 1700 кубических футов пара (испарений) при той же самой температуре.

Из вышеизложенного видно, что если мы хотим эффективно перекачивать жидкость, нужно сохранять ее в жидком состоянии. Таким образом, NPSH определяется как величина действительной высоты всасывания насоса, при которой не возникнет испарения перекачиваемой жидкости в точке минимально возможного давления жидкости в насосе.

Требуемое значение NPSH (NPSHR)

Требуемое значение NPSH (NPSHR) - Зависит от конструкции насоса. Когда жидкость проходит через всасывающий патрубок насоса и попадает на направляющий аппарат рабочего колеса, скорость жидкости увеличивается, а давление падает. Также возникают потери давления из-за турбулентности и неровности потока жидкости, т.к. жидкость бьет по колесу.

Центробежная сила лопаток рабочего колеса также увеличивает скорость и уменьшает давление жидкости. (NPSHr - необходимый подпор на всасывающем патрубке насоса, чтобы компенсировать все потери давления в насосе и удержать жидкость выше уровня давления насыщенных паров, и ограничить потери напора, возникающие в результате кавитации на уровне 3%. Трехпроцентный запас на падение напора – общепринятый критерий NPSHr , принятый для облегчения расчета. Большинство насосов с низкой всасывающей способностью могут работать с низким или минимальным запасом по NPSHR, что серьезно не сказывается на сроке их эксплуатации. NPSHr зависит от скорости и производительности насосов. Обычно производители насосов предоставляют информацию о характеристике NPSHr.

Допустимый NPSH (NPSHa)

Допустимый NPSH (NPSHa) - является характеристикой системы, в которой работает насос. Это разница между атмосферным давлением, высоты всасывания насоса и давления насыщенных паров. На рисунке изображены 4 типа систем, для каждой приведены формулы расчета NPSHA системы. Очень важно также учесть плотность жидкости и привести все величины к одной единице измерения.

PB = атмосферное давление, в метрах;
VP = Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости;
p=Давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, в метрах;
Ls =Максимальная высота всасывания, в метрах;
LH =Максимальная высота подпора, в метрах;
hf= Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, в метрах.

В реальной системе NPSHa определяется с помощью показаний манометра, установленного на стороне всасывания насоса. Применяется следующая формула: NPSHa= PB – Vp ± Gr + hv, где
Gr = Показания манометра на всасывании насоса, выраженные в метрах, взятые с плюсом (+) , если давление выше атмосферного и с минусом (-), если ниже, с поправкой на осевую линию насоса; hv = Динамический напор во всасывающем трубопроводе, выраженный в метрах.

Кавитация
Кавитация – это термин, применяющийся для описания явления, возникающего в насосе при недостаточном NPSHa. Давление жидкости при этом ниже значения давления насыщенных паров, и мельчайшие пузырьки пара жидкости двигаются вдоль лопаток рабочего колеса, в области высокого давления пузырьки быстро разрушаются.

Разрушение или «взрыв» на столько быстрое, что на слух это может казаться рокотом, как будто в насос насыпали гравий. В насосах с высокой всасывающей способностью взрывы пузырьков на столько сильные, что лопатки рабочего колеса разрушаются всего в течение нескольких минут. Это воздействие может увеличиваться и при некоторых условиях (очень высокая всасывающая способность) может привести к серьезной эрозии рабочего колеса.

Возникшую в насосе кавитацию очень легко распознать по характерному шуму. Кроме повреждений рабочего колеса кавитация может привести к снижению производительности насоса из-за происходящего в насосе испарения жидкости. При кавитации может снизиться напор насоса и /или стать неустойчивым, также непостоянным может стать и энергопотребление насоса. Вибрации и механические повреждения такие как, например, повреждение подшипников, также могут стать результатом работы насоса с высокой или очень высокой в ссасывающей способностью при кавитации.

Чтобы предотвратить нежелательный эффект кавитации для стандартных насосов с низкой всасывающей способностью, необходимо обеспечить, чтобы NPSHa системы был выше, чем NPSHR насоса. Насосы с высокой всасывающей способностью требуют запаса для NPSHr. Стандарт Гидравлического Института (ANSI/HI 9.6.1) предлагает увеличивать NPSHr в 1,2 - 2,5 раза для насосов с высокой и очень высокой всасывающей способностью, при работе в допустимом диапазоне рабочих характеристик.

Расчет NPSHa для насосов узла нагрева антифриза.

Насос для подачи антифриза на теплообменники H-408/1,2

Базируясь на предоставленных Вами данных:
Давление в резервуаре Pизб:150 мм водяного столба избыточное
Давление насыщенных паров:0,00296…0,03288 МПа абсолютное
Высота столба жидкости над входом в насос Lн=2 метра
Плотность перекачиваемой среды: 1036…1077 кг/м3

Приведем пример расчета NPSH для замкнутой системы. У Вас закрытая система
Закрытая система
Где:
  • NPSHa – NPSH available – т.е. имеющийся в системе NPSH (Net Positive Suction Head).
  • p – избыточное давление в емкости (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
  • Lн – положительный столб жидкости при входе в насос;
  • Vp – давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
  • h – потери на входе в насос (с учетом потерь в системе, запорной арматуре и т.п.);
Для правильной и устойчивой работы насоса необходимо, чтобы NPSHa был больше NPSHr.
Для расчета NPSHa выражаем давление в емкости в метрах столба жидкости. Т.о. если избыточное давление в емкости 150 мм водяного столба = 10150 мм водяного столба абсолютного давления (или в любых других единицах см. здесь convert-me.com)

Для жидкости с плотностью 1077 кг/м3 это = 10,15/1,077 = 9,42 метра столба перекачиваемой жидкости.
Давление насыщенных паров для данной жидкости

В метрах столба перекачиваемой жидкости его можно выразить как

h1 – потери на трение на входе в насос. В данном случае они будут минимальны, но с учетом запаса примем их равными 1 метру.

Следовательно: NPSHa = 9,42 + 2 – (0,31 + 1) = 10, 1 метра.
Насос для подачи конденсата в сеть завода H-409/1,2
Базируясь на предоставленных Вами данных:
Давление на входе в насос Pизб=0,5 кг/см2 избыточное = 49033 Па  изб
Давление насыщенных паров:0,00124…0,0199 МПа абсолютное
Плотность перекачиваемой среды: 987,9…983 кг/м3

Приведем пример расчета NPSH для замкнутой системы. У Вас закрытая система
Закрытая система
Где:
  • NPSHa – NPSH available – т.е. имеющийся в системе NPSH (Net Positive Suction Head).
  • p – избыточное давление в емкости (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
  • Lн – положительный столб жидкости при входе в насос;
  • Vp – давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре (должно быть выражено в метрах столба перекачиваемой жидкости);
  • h – потери на входе в насос (с учетом потерь в системе, запорной арматуре и т.п.);
Для правильной и устойчивой работы насоса необходимо, чтобы NPSHa был больше NPSHr.
Для расчета NPSHa выражаем давление на входе в насос в метрах столба жидкости. Т.о. если избыточное давление на входе в насос 0,5 кгс/см2 изб, высота водяного столба абсолютного давления будет равна, исходя из формул 

Давление насыщенных паров для данной жидкости

В метрах столба перекачиваемой жидкости его можно выразить как

h1 – потери на трение на входе в насос. В данном случае они будут минимальны, но с учетом запаса примем их равными 1 метру.
Следовательно: NPSHa = 15,3 – (0,2 + 1) = 14, 1 метра. идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии