ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кавитация в осевых шнековых преднасосах из "Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем " Шнеко-центробежные насосы представляют собой комбинацию осевого колеса и центробежного. Имеется целый ряд работ по визуальному исследованию кавитации в осевых и центробежных насосах, анализ которых позволяет выяснить места локализации кавитационных зон, типы кавитации и влияние режима работы насоса [12, 30, 35, 41, 50, 52, 54, 73, 75, 98, 109—111, 121, 127, 130, 133]. [c.11] Поскольку предметом исследования являются высокооборотные шнеко-центробежные насосы, остановимся кратко на визуальных исследованиях кавитации в осевых шнековых преднасосах. [c.11] Уже ранние экспериментальные исследования с фотографированием потока в шнековых преднасосах показали, что шнек может развивать расчетный напор при начавшейся кавитации [98, 121, 130]. [c.11] В работе [98] выделены следуюш ие стадии кавитации в шнеке в процессе понижения давления на входе в шнек (при постоянном расходе и постоянной скорости вращения вала насоса). [c.11] Заметим, что между двумя последними режимами имеет место квазистационарный режим с частичными оседлыми кавернами. [c.11] Результаты исследования развития кавитации в осевых шнековых преднасосах методом скоростной фотосъемки приведены в ра-ботах [35, 41, 52, 54, 73, 98, 130]. [c.11] На рис. 1.1 приведены фотографии кавитирующего осевого шнекового преднасоса экспериментального насоса для двух режимов — без обратных q 0,5) и с обратными токами q = 0,3) для одного и того же входного давления, при котором еще не происходит падение напора насоса по соответствующим срывным кавитационным характеристикам (рис. 1.2). [c.12] О наличии интенсивных обратных токов при визуальных исследованиях можно судить по положению гибких нитей, прикрепленных к внутренней стенке прозрачного входного трубопровода. При отсутствии обратных токов нити изогнуты по потоку параллельно оси трубопровода (см. рис. 1.1, а), при наличии интенсивного закрученного вихревого обратного потока окружная составляющая скорости ориентирует нити в направлении, нормальном оси трубопровода (см. рис. 1.1, б). [c.12] Из рассмотрения фотографий следует, что на режиме без обратных токов реализуется так называемая профильная каверна, т. е. частичная присоединенная каверна (см. рис. 1.1, а), а на режиме с интенсивными обратными токами каверна образуется не только в межлопастных каналах, но и перед шнеком (вихревая кавитация, рис. 1.1, б). [c.12] Васильевым, описано в реботе [111]. Отмечается, что на режимах без обратных токов первые кавитационные каверны появляются на периферии входных кромок лопастей шнека (профильная кавитация). [c.13] Кавитационная зона у входной кромки лопасти удлиняется по мере уменьшения входного давления в виде сравнительно узкой пелены, присоединенной к передней кромке лопасти. От места смыкания каверны с профилем становится видимым флажок Шмелевой Кавитации, который увеличивается по длине лопасти, расширяясь Клином к выходу из решетки. [c.13] Другими словами, на нерабочей стороне лопасти имеется частично присоединенная каверна. [c.14] Подобное течение потока в межлопастных каналах шнека, как отмечается в работе [111], ближе всего соответствует модели частичной кавитации, предложенной в работе [98]. Последнее обстоятельство является весьма важным, так как модель струйного кавитационного обтекания решетки профилей шнека, как будет показано далее, может служить приемлемой основой (особенно после введения одного полуэмпирического коэффициента) для количественного описания частичной кавитации в осевых шнековых преднасосах (работа [98] будет проанализирована в конце настоя-ш,ей главы). [c.14] При дальнейшем понижении входного давления наблюдается переход от частичного отрывного обтекания лопастей шнека к полному отрывному обтеканию с замыканием каверн за шнеком, т. е. переход к суперкавитации. По мере уменьшения входного давления суперкаверны удлиняются и их смыкание происходит все дальше от решетки шнека. После перехода на режим суперкавитации шум и вибрации в насосе резко уменьшаются. [c.14] Развитие кавитационных явлений в шнеко-центробежном насосе на режимах с пониженным расходом имеет свои особенности [111]. [c.14] При уменьшении давления на входе в насос первые кавитационные пузырьки образуются на втулке между шнеком и центробежным колесом, в остальных местах, в том числе и на входе в лопасти шнека, кавитация не наблюдается. [c.14] При небольшом дополнительном снижении входного давления пузырьки распространяются назад против направления потока, по втулке шнека, а затем и в область перед шнеком на оси потока. При дальнейшем понижении давления (ниже давления насыщения в случае газонасыщенной жидкости) процесс газовыделения может происходить в трубопроводе, количество пузырьков возрастает, они соединяются, занимая все большее пространство как по диаметру, так и в осевом направлении против потока. При давлениях, близких к срывному, протяженность каверны (жгута) перед шнеком составляла более восьми калибров. При дальнейшем снижении давления на входе в насос происходил кавитационный срыв насоса. [c.14] Некоторые дополнительные сведения по более детальным визуальным исследованиям кавитации в предвключенных шнековых преднасосах приводятся в работах [52, 54 . [c.15] Как отмечалось в работе [111], для насосов с малыми ресурсами за допустимое рабочее давление на входе в насос часто принимают давление, близкое к срывному, поэтому можно полагать, что при работе таких насосов в межлопастных каналах шнека всегда суш ествует довольно развитая кавитация. Например, если принять q = 0,3- 0,5 im = 5 м/с = 60 м/с р == 1000 кг/м , то первые зоны кавитации в межлопастных каналах шнека при работе его на обыкновенной холодной воде могут возникнуть при статическом давлении на входе примерно 1,7—2,5 МПа, тогда как допустимое рабочее давление на входе в насос может находиться в пределах 0,1—0,2 МПа [ПГ. [c.15] Как уже указывалось, для шнекового осевого преднасоса на режимах частичной кавитации без обратных токов (т. е. на расходах, близких к оптимальному) характерной формой кавитации является так называемая профильная или лопастная кавитация. Объем таких частичных канерн может быть определен на основании работ по струйному кавитационному обтеканию решетки плоских пластин. [c.15] Вернуться к основной статье