+370 614 00229

2020.05.25

Kavitacija ir jos išvengimo sąlyga

Šioje temoje pateikiama informacija:

• Kavitacija. Kas ją sukelia ir kaip jos išvengti? Skaičiavimo pavyzdys;
• Rekomenduojamos išcentrinių siurblių montavimo schemos;
• Slėgio nuostoliai;
• Rekomenduojamas įsiurbimo vamzdžio skersmuo priklausomai nuo siurblio įvado skersmens;
• Maksimalaus darbinio slėgio priklausomybė nuo siurbiamo skysčio temperatūros.

 

KAVITACIJA

Minimaliai leistinas siurblio įsiurbimo aukščio vertes riboja kavitacijos sąlygų atsiradimas.

Kavitãcija (lot. cavitas – tuštuma), dujų, garų arba jų mišinio pulsuojančių burbuliukų susidarymas skystyje ir jų išnykimas. Lemia skysčio vietinio slėgio sumažėjimas: jei kuriame nors skysčio srauto taške slėgis pasidaro mažesnis už skysčio garų slėgį, įvyksta fazinis virsmas – skystis virsta dujomis – ir susidaro dujų burbuliukai.

Siurbimo metu kavitacija – garo burbuliukų susidarymas skystyje, kai lokalus slėgis pasiekia kritinę reikšmę, t.y. kada vietinis slėgis lygus arba truputį mažesnis už prisotintų skysčio garų slėgį. Garo burbuliukai siurbiamo skysčio sraute maišosi ir kai jie pasiekia sritį su aukštesniu slėgiu, įvyksta garo kondensacija. Garo burbuliukai sprogsta ir susidaro slėgio bangos, kurios tiesiogiai veikia į siurblio darbines dalis, kurių medžiagos pastoviai veikiamos tokių cikliškų apkrovų, pradeda patirt plastines deformacijas. Šis reiškinys pasižymi charakteringu triukšmu, susijusiu su atsiradusia kavitacija. Pažeidimai, kuriuos sukelia kavitacija, gali būti lydimi elektrocheminės korozijos ir temperatūros didėjimu, kuriuos sukelia siurblio metalinių dalių plastinė deformacija. Plieno lydiniai ir ypač legiruoto plieno rūšys  – tai medžiagos, pasižyminčios aukštu atsparumu temperatūrai ir korozijai. Kavitacijos atsiradimo sąlygų pradžią galima prognozuoti, atliekant minimalaus leistino teigiamo slėgio įsiurbime apskaičiavimą (NPSH).

NPSH nurodo minimalų įsiurbimo linijoje slėgį, kuris užtikrina atitinkamo tipo siurblio veikimą be kavitacijos.

Kad nustatyti statinį skysčio aukštį siurblio įvade hz, kuriam esant siurblys funkcionuos be kavitacijos atsiradimo, turi būti išpildyta sekanti sąlyga:

 

hp + hz ≥ (NPSHr + 0,5) + hr + hv

hp – veikiantis skystį absoliutus slėgis, išreikštas vandens stulpo metrais; hp yra atmosferos slėgio ir skysčio tūrio masės (ρ) santykis
hz – tai siurblio sumontavimo aukščių skirtumas, kuris matuojamas nuo siurblio įvado ašies iki skysčio paviršiaus lygio rezervuare, išreikštas metrais. hz įgyja neigiamą reikšmę, kai viršutinis siurbiamo skysčio lygis yra žemiau siurblio įsiurbimo įvado ašies.
hr – slėgio nuostoliai, kurie išreikšti metrais įsiurbimo vamzdyne ir armatūroje tokioje, kaip pavyzdžiui: atbulinis vožtuvas, sklendė ir t.t…
hv – tai prisotintų skysčio garų slėgis, esant darbinei temperatūrai, išreikštas metrais. hv yra garų slėgio (Pv) ir skysčio tūrio masės (ρ) santykis
0,5 – atsargos koeficientas

 

Maksimaliai galimas siurblio įsiurbimo aukštis priklauso nuo atmosferinio slėgio (siurblio sumontavimo aukštis virš jūros lygio) ir skysčio temperatūros. Žemiau pateikta lentelė parodo slėgio nuostolius priklausomai nuo siurbiamo skysčio temperatūros ir slėgio hidraulinius nuostolius priklausomai nuo siurblio sumontavimo aukščio virš jūros lygio.

 

Siekiant sumažinti slėgio nuostolius kiek tai įmanoma, ypač kai siurbiamas skystis yra žemiau siurblio įsiurbimo ašies 4-5 metrais arba kai siurblys veikia sąlygomis, kai našumas artimas maksimaliam, būtina naudoti įsiurbimo vamzdyną su didesniu skersmeniu nei siurblio įvado skersmuo.

Pagal galimybes siurblys turi būti montuojamas kaip galima arčiau siurbiamo skysčio.

 

Skaičiavimo pavyzdys.

Skystis: vanduo, temperatūra 20°C,  ρ = 1kg/dm³

Reikalingas našumas: 50 m3/h

Skirtumas įsiurbimo lygyje (įsiurbimo aukštis): 3 m

Siurblio NPSHr reikšmė: 3 m

Vandeniui prie 15°C hv yra Pv/ρ = 0,17 m

eh = Pa/p = 10,33 m

Slėgio nuostoliai hr įsiurbimo vamzdyno ilgio atkarpoje ir vožtuve sudaro 1,5 m.

Suvedame pradines reikšmes į aukščiau nurodytą formulę:

10,33 + (-3) ≥ (3 +0,5) +1,5 +0,17 ir gauname: 7,33 ≥ 5,17

Sąlyga išpildyta. Tai reiškia, kad nurodytų sąlygų atveju siurblys siurbs vandenį iš 3 metrų be kavitacijos požymių atsiradimo.

 

 

IŠCENTRINIŲ SIURBLIŲ MONTAVIMO SCHEMOS, SLĖGIO NUOSTOLIŲ ĮVERTINIMO LENTELĖS

Pastaba

  • Įsiurbimo vamzdžio skersmuo turi būti didesnis už siurblio įsiurbimo angos matmenis (rekomenduotini matmenys pateikti žemiau esančioje lentelėje)

 

Pastabos

– Aukščiau pateikti duomenys skirti glotniems vamzdžiams, kurie pagaminti iš ketaus.

– Bendram hidraulinių nuostolių įvertinimui reikšmės turi būti padaugintos iš koeficientų (priklausomai nuo naudojamų vamzdžių medžiagos):

• 0,8 – naujiems laminuotiems plieniniams vamzdžiams;
• 1,25 – plieniniams vamzdžiams, kurie paveikti korozijos;
• 0,7 – vamzdžiams iš aliuminio;
• 0,65 – PVC vamzdžiams;
• 1,25 – cementiniams vamzdžiams.

Q – našumas, l/s
v – vandens tekėjimo greitis, m/s
d – vamzdžio skersmuo, mm
h – slėgio nuostoliai išreikšti vandens stulpo metrais, m

 

Kontaktų forma
×