NPSH3

Rozwój obłoku kawitacyjnego w przestrzeni międzyłopatkowej wirnika, powoduje lokalny spadek gęstości przetłaczanego medium.

Rys. 1. Zmiana gęstości przetłaczanego medium spowodowana zawartością gazu

Spadek gęstości przetłaczanego medium (mieszaniny cieczy i gazu), przy zachowaniu, zgodnie z teorią Eulera, stałej wysokości podnoszenia prowadzi do spadku ciśnienia pompy.

p = H \cdot \rho \cdot g

H = const

g = const

{\rho \downarrow} \Rightarrow p \downarrow

Jeśli sporządzimy wykres ciśnienia pompy p w funkcji NPSH,  rys.2, to otrzymana krzywa ujawni nam przebieg tego zjawiska. Zależność ciśnienia pompy p w funkcji NPSH nazywamy krzywą rozwoju kawitacji.

Rys. 2. Krzywa rozwoju kawitacji

Krzywa rozwoju kawitacji jest sporządzana dla cieczy o określonych własnościach fizycznych, przy zachowaniu stałej temperatury i prędkości przepływu cs (stałej wydajności pompy Q). Krzywe rozwoju kawitacji otrzymuje się doświadczalnie.

Na krzywej rozwoju kawitacji możemy wyróżnić trzy fazy.

  • I – faza kawitacji (kawitacja zaczątkowa), jest to stan, przy którym stwierdzono początek występowania objawów kawitacji.
  • II – faza kawitacji (kawitacja rozwinięta), jest to stan, w którym następuje wyraźne obniżenie charakterystyk pompy, ale pompa może nadal pracować.
  • III – faza kawitacji (kawitacja bardzo rozwinięta), jest to stan, w którym następuje gwałtowne załamanie charakterystyk pompy, kończące się zerwaniem strumienia cieczy i tym samym przerwaniem pracy pompy.

Przyjęto, że umowny początek kawitacji leży na granicy I i II fazy kawitacji. Wielkość tą nazwano krytyczną (umowną) nadwyżką antykawitacyjną NPSH3. Wartość NPSH3, jak to pokazano na krzywej rozwoju kawitacji rys. 2, odpowiada spadkowi ciśnienia pompy p o 3%.

Rys.3. Charakterystyki przepływu cieczy przy występowaniu kawitacji

Umowny początek kawitacji można także wyznaczyć na podstawie charakterystyk przepływu pompy, jak to pokazano na rys. 3. Jeśli porównamy przebieg charakterystyki przepływu, uzyskanej w warunkach bezkawitacyjnych, z charakterystyką uzyskaną przy występującej kawitacji, to różnica wysokości podnoszenia między nimi będzie spowodowana wystąpieniem tego zjawiska. Umowny punkt krytyczny będzie odpowiadał 3% spadkowi ciśnienia p.

Własności kawitacyjne pompy, mierzone są przy różnych wydajnościach w całym zakresie pracy.

Rys. 4. Metoda tworzenia charakterystyki krytycznej nadwyżki antykawitacyjnej NPSH3, a – krzywe rozwoju kawitacji dla różnych wydajności, b – charakterystyka krytycznej nadwyżki antykawitacyjnej

Charakterystyka krytycznej nadwyżki antykawitacyjnej NPSH3(Q), jak pokazano na rys. 4, jest budowana na podstawie zbioru wartości nadwyżki krytycznej, uzyskanych przy różnych wydajnościach pompy.

Charakterystyka NPSH3(Q) jest podstawą określania wymaganej nadwyżki antykawitacyjnej NPSHR(Q).

ρ - gęstość
H - wysokość podnoszenia pompy
p - ciśnienie pompy
pmt - ciśnienie tłoczenia pompy
pms - ciśnienie ssania pompy
NPSH - nadwyżka antykawitacyjna
NPSH3 - krytyczna (umowna) nadwyżka antykawitacyjna pompy
NPSHR - wymagana nadwyżka antykawitacyjna pompy

PAMIĘTAJ !

  • Wysokość podnoszenia pompy H nie zależy od gęstości
  • Ciśnienie pompy p  zależy od gęstości
  • Wielkość obłoku kawitacyjnego wpływa na gęstość mieszaniny, a zatem na ciśnienie pompy
  • 3 procentowy spadek ciśnienie jest powszechnie uznawany za krytyczny stan rozwoju kawitacji

Warto sprawdzić