Вакуум во всасывающей линии

При работе насоса во всасывающей линии образуется разряжение. Во всасывающем трубопроводе происходит движение жидкости для этого необходимо, чтобы величина давления на входе в трубопровод была больше величины давления на выходе. Если на входе атмосферное давление, на выходе – разряжение.

Величина этого разряжения, обозначим его V, нормирована для каждого насоса и приведена в каталоге.  Должно обеспечиваться условие

V ≤ Н_{вак.доп},

где V - величина вакуума в сечении  всасывающего патрубка насоса,  Н_{вак.доп} - допускаемое значение вакуума на всасывании насоса, при котором не происходит разрыва сплошности жидкости и кавитация в насосе.

Напор насоса может быть измерен с помощью манометра M, установленного на нагнетании  и мановакуумметра MV на всасывающем патрубке.

 Напор насоса равен разности полных напоров на нагнетании и всасывании

.

Обозначим разность высот патрубков (рис.5)  h₀ = (z_н-z_вс),  установим во всасывающем и нагнетающем патрубках приборы и выразим пьезометрические напоры через их показания М=Рн, МV=Рвс в высотах столба жидкости, отнесённых к центрам сечений всасывающего и нагнетающего патрубков насоса

При расположении насоса над приёмным уровнем, открытым в атмосферу (рис. 5), во входном сечении возникает вакуум - разряжение  МV = р_вс, в напорном сечении должно быть избыточное давление М=р_н (рис.5), можно записать

.

где М – показания манометра в напорном патрубке, MV – показания мановакууметра во всасывающем патрубке,  h₀=(zн-zвс)– разность координат напорного и всасывающего патрубков, Vн, Vвс – скорости в напорном и всасывающем патрубках.

Если прибор показывает разряжение, показания  МV идут с минусом, если избыточное давление с плюсом,  при переносе в правую часть уравнения,   минус при MV меняется на плюс.

Рис.5. Определение давления во всасывающей линии  при расположении насоса выше уровня питающего резервуара.

 

Рассмотрим работу насоса при расположении его выше уровня питающего резервуара с атмосферным давлением над резервуаром (рис.5). Проведём плоскость сравнения по уровню питающего резервуара  (z=0) и  запишем уравнение Бернулли для поверхности резервуара и сечения всасывающего патрубка

    

получаем разряжение

 (10),

где z_вс. – высота расположения всасывающего патрубка насоса, V²_вс/ 2g– скоростной напор во всасывающем трубопроводе, h_п.вс. – потери во всасывающем трубопроводе.

Разряжение V во всасывающем патрубке не должно быть ниже давления насыщенных паров жидкости, желательно иметь некоторый запас по разряжению до давления насыщенных паров,  этот запас устанавливается значением  Н_{вак.доп}   

Разряжение равное сумме величин, входящих в V, должно быть меньше  Н_{вак.доп}  , что обеспечивает отсутствие кавитационных явлений в насосе, т.е. нарушения сплошности перекачиваемой жидкости.

Из формулы (10) можно определить допустимую  геометрическую высоту всасывания насоса

 

  z_вс.доп над уровнем в питающем резервуаре - высоту установки насоса                                                  

Если z_вс.доп< 0 расположение насоса относительно уровня в питающем резервуаре следует изменить. 

Для улучшения условий всасывания создают над питающим резервуаром избыточное давление либо поднимают уровень питающего резервуара выше всасывающего патрубка насоса. Запишем уравнение Бернулли для свободной поверхности в питаюем резервуаре и для сечения всасывающего патрубка (рис.6)

Рис.6. Определение давления во всасывающей линии при расположении насоса ниже уровня (z=0) питающего резервуара.

 

В этом случае давление на всасывании по показанию мановакуумметра

,

где М – избыточное давление над свободной поверхностью, h – высота от свободной поверхности до всасывающего патрубка.