КАВИТАЦИЯ В НАСОСАХ
Кавитация –нестационарное гидродинамическое явление, заключающееся в местном нарушении сплошности потока, выделении паров или растворенных газов в тех местах гидросистемы, где давление снижается до некоторого критического значения (давления насыщенных паров).
ПОНЯТИЕ КАВИТАЦИИ. КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС Рис. 3. 3 Схема расположения кавитационных зон в каналах рабочего колеса центробежного насоса в зависимости от режима кавитации: І-ІІІ- режимы кавитации; 1 - каверна; 2 - гидродинамический след; 3 поток капельной жидкости.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КАВИТАЦИИ (3. 1) (3. 2) где ЕВ – энергия жидкости на входе в насос; р. В – давление на входе жидкости в насос; рнп – давление насыщенных паров; В – скорость нефти во всасывающем патрубке; z. В = 0 – нивелирная высота оси входа в насос.
КРИТИЧЕСКИЙ И ДОПУСТИМЫЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЗАПАС (3. 3) где p. S – давление упругости насыщенных паров. (3. 4) где АК – коэффициент кавитационного запаса, зависящий от коэффициента быстроходности насоса и физических свойств жидкости. Для нефтяных магистральных насосов АК = 1, 25; для других насосов – АК = 1, 1… 1, 3.
ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ для нефтей (3. 5) для автомобильных бензинов (3. 6) для авиационных бензинов (3. 7)
для деэтанизированного газового конденсата (3. 8) для стабильного газового конденсата (3. 9) где ТНК – температура начала кипения нефти или бензина, К; T – температура перекачиваемой жидкости, К.
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ Удельная теплоемкость Температура Градиент давления насыщенных паров (3. 10) поправка к где ht – термодинамическая критическому кавитационному запасу; h. S – напор, соответствующий давлению насыщенных паров жидкости РS.
ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОСТИ (3. 11) где - коэффициент сопротивления на входе в = 1, а при насос, при Reн 9330 равный 565 Reн ≤ 9330 вычисляемый по формуле (3. 12) (3. 13) - допустимый кавитационный запас при работе насоса на нефти или нефтепродукте; - допустимый кавитационный запас при работе насоса на воде.
РАСЧЕТ БЕСКАВИТАЦИОННОЙ РАБОТЫ НАСОСОВ (3. 14) (3. 15)
где z – разность высотных отметок свободной поверхности жидкости в резервуаре и оси насоса, которая называется геометрической высотой всасывания и обозначается НГВ; z. В – высота нефти в резервуаре; z. Н – высота заглубления насоса; р – абсолютное давление на поверхности нефти в резервуаре; р. В – абсолютное давление на входе в насос; - потери напора при движении нефти между сечениями А-А и В-В.
(3. 16) (3. 17) (3. 18)
Для снижения допустимого кавитационного запаса насоса необходимо предпринять такие изменения в конструкции насоса, как: • увеличить диаметр на входе жидкости в рабочее колесо D 1, что в свою очередь может привести к снижению КПД насоса; • увеличить ширину колеса на входе жидкости b 1; • уменьшить толщину лопаток у входа жидкости в рабочее колесо; • установка предвключенного шнека.