Фрагмент № 18Г Кавитация

Кавитация — одна из основных проблем, возникающих при работе насосного оборудования.

Кавитацией называется явление нарушения целостности потока жидкости, — из-за появления в ней полостей или пузырьков, наполненных газом или паром. Обычно явление кавитации возникает при понижении давления, в результате чего жидкость закипает или из неё начинает выделяться растворённый газ. Если говорить о потоке жидкости, то  такое падение давления происходит, как правило, в тех областях, где жидкость движется с повышенной скоростью. В большинстве случаев скорость потока жидкости настолько высока, что при прохождении его через область пониженного давления газ не успевает выделится. В таком случае кавитацию называют паровой. Полости или пузырьки, заполненные паром, движутся вместе с потоком жидкости в область  повышенного давления, где пар конденсируется и полости, заполненные им, замыкаются.

Этот процесс показан на рисунке 1.

Допустим, что в  зоне А температура потока жидкости достаточно высока. В зоне В, где трубопровод сужается, скорость жидкости увеличивается, а давление, соответственно, становится меньше. Величина давления в зоне В может снизится до величин, меньших  величины давления насыщенных паров и в результате жидкость закипит (в жидкости будут образовываться пузырьки, заполненные паром). В зоне С(, где трубопроводная магистраль расширяется, скорость жидкости уменьшается, а давление, соответственно, увеличивается. Причем, давление жидкости на пузырьки пара возрастает настолько, что они схлопываются.

Примечание.

Давление насыщенных паров (давление парообразования рп) – это давление жидкости, при которой она закипает (при данной температуре).

Длительная и надежная работа насосного оборудования даже при небольших кавитационных явлениях совершенно невозможна из-за следующих негативных последствий.

• Химическое и механическое разрушение целостности рабочих поверхностей (из-за постоянных  локальных гидравлических ударов). Особенно сильно такому кавитационному разрушению подвержены  углеродистая сталь и чугун. Наиболее устойчивые в этом отношении бронза и  сорта коррозийно стойкой стали.
• Шумовые явления (удары, треск) и вибрация насосной установки, которые являются следствием резких колебаний жидкой среды.
• Уменьшение напора, подачи, мощности и КПД насоса (см. Фрагмент № 2Г).

Эффективной мерой против возникновения явления кавитации в насосном оборудовании любого вида является соблюдение  высоты всасывания, которая не должна быть больше допустимой высоты всасывания (см. Фрагмент № 19Г).

Как же снизить вероятность возникновения явления кавитации? К таким предупредительным мерам относятся:

• Применение  короткого всасывающего трубопровода с большим диаметром и минимальным количеством местных сопротивлений (см. Фрагмент № 8Г).
• Хорошая герметизация всей всасывающей полости.
• Недопущение перегрузки насосного оборудования по подаче свыше 25% (эксплуатация насоса в режимах, как можно более близких к расчетным).
• Создание так называемого геометрического напора жидкости (установка насоса ниже уровня жидкости в приёмном резервуаре) при небольшом давлении во всасывающей полости или высокой температуре жидкости.