приведены в последующих разделах книги при расчете элементов конструкции насоса.
3. ПОТЕРИ НА ВСАСЫВАНИИ
Потери на всасывании связаны с разрежением во всасывающей камере насоса, при наступлении которого происходит неполное заполнение междузубовых впадин и возникает кавитация.
Недозаполнение возникает в результате недостаточной скорости \ поступления жидкости. Скорость прохождения жидкости через щель, образуемую расходящимися боковыми поверхностями зубьев, определяется разностью давлений в камере всасывания и в наиболее удаленной точке междузубового пространства. Понижение абсолютного давления во всасывающей камере до некоторого его критического значения способствует выделению из жидкости паров, легко кипящих фракций жидкости и воздуха, которыми заполняется часть объема камер.
Производительность насоса в условиях кавитации определяется не только напором, числом оборотов и вязкостью жидкости, но и величиной минимального давления в зоне всасывания, скоростью движения жидкости на рабочих органах, количеством присутствующих в нагнетаемой жидкости паров и воздуха и упругостной характеристикой жидкости.
Кавитация может носить местный характер, когда образующиеся при определенной величине абсолютного давления кавитационные зоны уничтожаются в период прохождения междузубового пространства через камеру всасывания, или быть более значительной, когда скорость вращения роторов и давление в зоне всасывания таковы, что кавитационные пузыри в вышедших из зацепления пространствах не успевают уничтожаться в период нахождения этих пространств в области всасывания.
Нельзя поэтому связывать потери в зоне всасывания лишь с величиной абсолютного давления на входе в насос. Более того, насос может иметь неудовлетворительные всасывающие свойства даже при нормальной величине разрежения на входе.
Основными составляющими внутренних потерь на всасывании являются:
2) Лрг - потери на жидкостное трение во всасывающей камере;
3) Лрз - потери на удар, вызываемый внезапным расширением пространства при переходе (на коротком участке) жидкости из трубы круглого сечения в камеру прямоугольного сечения большей площади нежели площадь всасывающей трубы;
4) Лр4 - потери на входе в междузубовое пространство и при движении по междузубовой щели;
62 < • " •" i
5) АРб - Потери на ускорение жидкости при переходе от скорости во всасывающем трубопроводе (канале) к скорости на периферии роторов;
6) Лрв - инерционные потери, обусловленные переменным (по времени) значением скорости подачи.
2-
3
15 50 75 100 П5 150 175 тртст Потери на ВсасыВании
где Др„р - потери во всасывающем трубопроводе; р, - давление парообразования нагнетаемой жидкости; Я - статическая высота всасывания.
Если обозначить р = Ра - Уст - Ар„р, то условие бес-кавитационной работы примет следующий вид:
, : Psc-Pt<JPr .
Левая часть этой зависимости представляет собой абсолютное давление на входе во всасывающую камеру насоса.
На фиг. 30 изображена в виде кривых полученная экспериментальным путем зависимость между абсолютным давлением во всасывающей камере, основными составляющими потерь напора и производительностью насоса [19]. Экспериментально удалось выяснить лишь три составляющих, потери, обусловленные действием центробежных сил (Дрх), потери на входе в междузубовое пространство (ApJ и потери на входе в насос (Дрз). На графике видно, что с изменением абсолютного давления на входе изменяется и центробежная сила (кривая ]). Объясняется это тем, что с понижением давления междузубовые впадины частично заполняются выделившимися из жидкости парами и воздухом, в результате чего уменьшается величина центробежной силы. До точки а, принадлежащей одновременно кривым 2 и 3 я, соответствующей, примерно, 75% производительности насоса, эти кривые совпадают. В точке а начинают
Ёозййкать потери, связанные с проталкибанйем жидкости МежДу вершиной одного зуба и боковой стороной другого в увеличивающееся пространство, ограниченное этими зубьями («потери в зубцах»).
Эти потери зависят от положения зубьев и изменяются в процессе поворота роторов. В первые мгновения после выхода контактирую-щихся зубьев из зацепления они имеют наибольшую величину, а затем постепенно уменьшаются и исчезают совсем. Например, для роторов с семью зубьями потери на вход в междузубовое пространство становятся равными нулю при повороте на 45° с момента выхода из зацепления пары зубьев, образующих междузубовое пространство.
Отдельные составляющие внутренних потерь на всасывании могут быть определены с помощью следующих расчетных зависимостей I
Не будет большой погрешности в расчетах, если пренебречь составляющей потерь Др?, представляющей потери на трение о стенки камеры всасывания. Это допущение оправдывается потому, что потери на трение во всасывающей камере незначительны и частично компенсируются в предположении, что весь скоростной напор во всасывающем канале корпуса насоса расходуется на удар.
Тогда.
Ap-y±:AcyA=(Q\jL (77)
Арз У 2g 2g [al } 2е •
где «1 - скорость жидкости во всасывающей трубе насоса, «2 - скорость жидкости во всасывающей камере насоса; dg - диаметр всасывающей трубы. Потери при заполнении междузубового пространства складываются из потерь на удар при входе в междузубовое пространство и потерь на трение при движении жидкости в нем и определяются из уравнения:
Где X - коэффициент сопротивления эквивалентного круглого трубопровода,
- среднеприведенная скорость движения жидкости в междузубовой щели, 1щ - среднеприведенная длина междузубовой щели; гр - гидравлический радиус сечения междузубовой щели. При определении значений коэффициента X необходимо учитывать характер движения жидкости в пространстве между профилями зубьев
Исследования показывают [31], что характер движения жидкости в узкой щели находится в переходной зоне от ламинарного к турбулентному при значениях критерия Рейнольдса Re > 150:
