Максимальная высота всасывания, соответствующая давлению парообразования жидкости, называется критической

Если абсолютное давление жидкости при выходе ее в рабочее колесо окажется меньше давления парообразования, начинается явление кавитации, которое объясняется тем, что в местах наименьшего давления в колесе образуются пространства, запол­ненные паром и содержащимися в воде газами.

Пузырьки пара и газа перемещаются с водой в область более высоких давлений, где пары конденсируются. В образовавшиеся пустоты с очень большими скоростями устремляются частицы воды, вызывая удар о поверхности деталей насоса. В результате кавитации разрушаются стенки деталей. Причем кроме механи­ческого разрушения усиливается корродирующее действие на металл воздуха, выделяющегося из воды и содержащего кисло­род, что особенно усиливается при перекачке кислотных вод.

Вода, ударяясь о стенки, образует микроскопические углуб­ления в местах наименьшей прочности материала, вызванной либо обработкой, либо вкраплениями (например, графита). Углубле­ния усиливают процесс и в дальнейшем являются очагами раз­рушения. Это подтверждается тем, что структура металла после разрушения имеет пористый характер.

Кавитация наступает при большой высоте всасывания и работе насоса на пониженном напоре, когда его подача значительно больше расчетной.

При возникновении кавитации разрушение лопастей колеса в особенно неблагоприятных условиях наступает через несколько часов после начала работы. Внешние проявления кавитации — прерывистые сильные шумы и повышенная вибрация насоса. Первой мерой по устранению возникающей кавитации является уменьшение высоты всасывания за счет повышения уровня воды в приемном колодце.

Средствами борьбы с кавитацией являются также применение стойких к кавитации материалов (легированные стали с относи­тельно большим содержанием хрома и никеля) и работа насоса с подпором, т. е. он должен быть расположен ниже резервуара, когда вода в насос поступает под действием собственного веса.

Высота всасывания должна быть определена из условия от­сутствия кавитации. Работа насоса при  критической высоте всасывания недопустима, так как даже небольшое понижение давления обусловливает развитие кавитации.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания

Hдоп ≤ (0,8... 0,75)   Нкр.                                      

Для большинства насосов Нкр. не превышает 5 м, а некоторые насосы имеют отрицательную высоту всасывания и поэтому должны работать с подпором.

К. п. д. насоса учитывает потери: гидравлические, подачи (объемные или щелевые потери), механические и представляет собой произведение гидравлического (0,8... 0,95), объемного (0,85... 0,98) и механического (0,92... 0,96) к. п. д. В целом к. п. д. насоса показывает, какая часть мощности, потребляемой насосом, используется полезно для перемещения жидкости.

Определить все потери в насосе аналитически трудно, поэтому общий к. п. д. насоса находят опытным  путем.

Коэффициент полезного действия двигателя центробежного насоса представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой. Обозначается он буквой η (эта)..

Коэффициентом полезного действия насоса как было сказано выше, называется отношение гидравлической мощности к подводимой мощности на валу насоса, а их разность указывает на потери мощности в насосе.

η=(Р4/Р3)*100

Потери мощности в центробежном насосе также складываются из нескольких составляющих, а именно: гидравлических, механических и объёмных потерь Р_vнас.. Общий КПД насосов представляет собой произведение коэффициентов полезного действия объемного, гидравлического и механического. КПД насоса характеризует степень конструктивного его совершенства, как в механическом, так и гидравлическом отношении.

Потери гидравлической мощности в насосе состоят из потерь на преодоления сопротивлений (трение) в рабочем колесе и корпусе во время движения жидкости от всасывающего патрубка, к напорному патрубку и вихревых потерь. Потери на преодоление сопротивления трения очень сильно зависят от конструктивных особенностей насосов размеров их проточной части, качества обработки (шероховатости) стенок и поверхностей насоса. Данные потери пропорциональны квадрату скорости течения жидкости. Возникающие в насосе вихревые потери зависит от многих факторов. Очень большие вихревые потери появляются при внезапном расширении сечения или резком повороте потока жидкости. Возникают вихревые потери вследствие отрыва потока от поверхности рабочего колеса или при режимах работы насоса вне предела его рабочей характеристики.

Гидравлический КПД насосов находится в пределах η_г= 0,85…0,96.

η_г=H/(H+h)

где:

Н – напор создаваемый насосом;

h – потери напора внутри насоса

Механические потери обусловлены трениями, происходящими в опорах радиальных и осевых подшипников, в механическом торцевом уплотнении, а также потери на трение о рабочую жидкость возникающие при вращении рабочего колеса и вала насоса. Механические потери также очень сильно зависят от конструкции, качества изготовления и типоразмера насоса. Механический KПД насосов находится в пределах η_м= 0,95…0,98.

η_м=(Р-Р_тр)/Р

где:

Р – мощность, на валу насоса;

Р_тр – потери мощности на преодоление сопротивления трения.

Объемные потери в основном возникают за счет перетекания жидкости из области с высоким давлением в область низкого давления, через зазоры между рабочим колесом и диффузором или неподвижными деталями корпуса насоса. Например, в центробежном насосе часть жидкости из спирального отвода в обход рабочего колеса перетекает обратно во всасывающий патрубок, при этом она не поступит в напорный патрубок, хотя на нее уже была затрачена энергия. КПД η_о у современных центробежных насосов составляет от 0,96 до 0,98.

η_о=Q/Q_к

где:

Q – подача насоса;

Q_к – расход жидкости проходящий через рабочее колесо насоса.

Произведение η_г*η_м*η_о=η и определяет общий КПД насоса. Изменение величины любого из сомножителей приводит к изменению величины и общего КПД насоса. Эта зависимость задается функцией от подачи в характеристике насоса, а на графиках изображается в виде кривой η=f(Q). Полезную мощность насоса Р (кВт) можно также определяют как произведение весовой подачи (Q) на напор (H) по формуле:

P=(pg*Q*H)/1000

где:

pg – удельный вес жидкости (Н/м³);

Q – объемная подача насоса (м/с);

H – напор насоса в (м).