Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 65

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

2 . Уравнения кавитации, кавитационные характеристики и допустимая вакуумметрическая высота всасывания насосов. В корабельных условиях в качестве капельных жидкостей исполь­ зуются вода и нефтепродукты. В этих жидкостях содержится воздух в растворенном (дисперсном) и нерастворенном видах. Нерастворенный воздух присутствует в жидкости в виде механи­ ческой смеси (суспензии воздуха в жидкости), что уменьшает прочность жидкости и способствует газовой кавитации. Пере­ мешивание, взбалтывание и неплотности во всасывающих маги­ стралях способствуют насыщению жидкости воздухом, содержа­ ние которого по объему может достигать 20%.

Опыты показываютt что в маслах для гидроприводов, насыщенных воздухом, его пузырьки (каверны), появляются в

течение примерно 0,01 сек при давлении pK a g,

большем, чем

давление парообразования р п .

 

Так, например,

давление

насыщенных паров масла "АМГ-10" и "Индустриальное-20" при

температуре 100°С составляет

13 и 3 мм рт. ст . , а кавита­

ционные каверны появляются при

температуре

50°С и давлении

45-50 мм рт. ст .При

этом захлопывание каверн

в вязкой жид­

кости (масле) более

продолжительное, чем в воде, и сопро­

вождается образованием пеныг , что вредно отражается на

работе гидросистем и системах

смазки.Вследствие этих явлений

затруднительно получать уравнения для кавитации. Влияние воздуха (газов) и изменяющихся физико-химических констант жидкости на начало кавитации приходится учитывать опытными коэффициентами, так называемыми коэффициентами запаса про­ тив кавитации.

Рассмотрим термодинамические условия возникновения ка­ витации в деаэрированной жидкости. Предположим, что в каком-

1 Сб.Гидравлические машины и гидродвигатели. Изд."Техни­ ка", Киев, 1965, W I .

о

Академия Наук СССР. Развитие гидродинамической теории смазки. Изд. "Наука", 1970.

38

то начальном

 

сечении пото­

ка В-В имеются давление р 6

скорость

с в

и

энтальпия 1'в ,

которая отвечает

температу­

ре жидкости

Т в

в том же

сечении (рис. 1.9). Для

того, чтобы в

произвольном

сечении Т - 1

возникла ка­

витация необходимо, чтобы

в нем энтальпия жидкости l ' n

стала меньше

 

i ' b 5 так как в

данных условиях

жидкость

может испаряться

только

за счет своей теплоты, что

можно доказать,

используя

известное

из

 

термодинамики

уравнение

Клапейрона-Клаузиуса

Рв1С в^вДв

Рис. 1.9. Схема всасывающего трубопровода насоса

 

Др _

1

 

ДТ

A T 6 ( V " - V ) 7

где

V ' n v * - соответственно удельный объем жидкости

инасыщенного пара;

Др = р п - р ь - разность между давлением парообразования

при температуре Т в и давлением паро­ образования при температуре Т п в сечении

В уравнении Клапейрона-Клаузиуса правая часть есть существенно положительная величина, поэтому и левая должна быть положительной. На термодинамической диаграмме 5 - Т (энтропия - абсолютная температура) видим, что с уменьшени­

ем р уменьшается и Т, т. е. Др и ДТ имеют отрицаДь

тельные

знаки,

поэтому

есть

величина

положительная;

отсюда

следует

доказательство, что

в '

41

" 'п^-'в-

i/ f t

>L' n

и Т п

< Т я . Э г и

неравенства являются необходимыми

и достаточными

условиями

существования

кавитации

как процесса парообразования.

Однако присутствие воздуха (газов) в жидкости вызывает

явление газовой кавитации не при давлении паров р п , а при большем. По пэдромеханическим уравнениям кавитации создаются практические способы кавитационных испытаний гидромашин.

Для получения

таких уравнений

применим к рис. 1.9 уравнение

Д.Бернулли

 

 

 

_г

 

 

 

 

Т

Т

6

т в

'

 

л , 2 7 )

откуда получим уравнение рабочей вакуумметрической высоты

всасывания Н6 а к ,которое

одновременно является

и уравнением

гидравлической

характеристики

всасывающего трубопровода

H6 c .Tp=t(Q),T -

е -

 

 

 

 

 

 

H 6 c . T p = H e 0 K = - ^ - e

= Z ^ - ^ ^ - h T . B = 2 ^ K B

( l % (1.28)

где K e = ( ^ + ^ X + ^ ^ ^ F ^ ^

К 0 Э Ф Ф и и й е н т

сопротивления

всасываю-

в

 

щего

трубопровода по

скорости,полу­

 

 

ченной на основании

того, что

 

 

 

a .

KQ

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

( I - 2 9 )

В вакуумных аппаратах (конденсаторах, испарителях) давление на нижнем уровне меньше атмосферного Рну< Ро , поэтому вместо уравнения (1.28) будем иметь следующей выра-

Принимая в уравнениях (1.28)

и (1.30) давление р а

=

= 10,33 м вод. ст. и р6 ,равное

давлению паров жидкости

р п

по графикам рис.1.10,получим лишни максимальной вакууметри-

ческой высоты всасывания

3 (рис.1.I I ) и соответственно ха­

рактеристики всасывающего

трубопровода I и 2.Точке

At отве­

чает максимальный расход

0 4 , когда

на нижнем уровне

системы

давление р ^ г р а , а точке А г

отвечает

расход Q a когда

р^<ра.

Следовательно, расход одного и того же трубопровода умень­

шается

с уменьшением давления на нижнем уровне

40

 

и 6o9.cm|

 

 

 

j

15

 

 

 

i

 

 

 

 

1—\-

 

 

ВоЭа

i

 

 

 

10

Бензин Б-70

ч /

/Керосин ТС-

 

 

 

 

 

 

—

 

 

 

1

 

 

 

-

)/

 

/Масло АМГ-10

\

 

 

 

Пасло инди-

—

-

 

^ стриальное-2о

 

 

1

 

 

 

 

 

 

*"|

 

 

 

0

20 40 60 «О

100 120 140 160

180 °С

РИС. 1.10. Давление насыщенных паров воды,бензина, керосина и масел в зависимости от температуры

системы - это свойство системы, и оно

не

зависит

от

свойств

насоса,

так как никакой насос не может

создать вакуум

 

 

 

^

 

, .max

 

 

 

 

 

более

H b a K вследствие

 

 

 

возникновения

кавитации

 

 

 

в его

приемной

камере

 

 

 

(всасывающей полости).

 

 

 

 

В приемной

камере

 

 

 

насоса

вследствие

местно­

 

 

 

го увеличения

скорости,

 

 

 

гидравлических

и инерци­

 

 

 

онных сопротивлений дав­

Рис.

I . I I . Гидравлическая

ха­

ление

может уменьшиться

до давления паров

рп

рактеристика всасывающего

трубо­

 

провода

 

и тогда начнется

кавита­

ция, чему соответствует 41

Смотрите также файлы