Warunek pracy bezkawitacyjnej

Aby zapobiegać występowaniu zjawiska kawitacji, należy tak zaprojektować układ i dobrać taką pompę, aby NPSHA cieczy (układu), wpływającej do pompy, było większe niż NPSHR pompy.

NPSHA \ge NPSHR

 

Rys. 1. Przebieg linii energii w pompie i układzie pompowym, a – praca bezkawitacyjna, b – praca w strefie kawitacji

Na rys. 1 pokazano bilans wysokość energii na wlocie do pompy. Dla sytuacji rys. 1a –  NPSHA ma większą wartość niż NPSHR (punkt C leży w strefie przepływów bezkawitacyjnych). Należy zatem spodziewać się, że układ będzie pracował prawidłowo. Jeżeli natomiast w punkcie A, na króćcu ssawnym obniżymy ciśnienie, rys. 1b , to może się zdarzyć, że punkt C, określony przez niezmienną wartość NPSHR, przemieści się do strefy przepływów kawitacyjnych, w której ciśnienie spada poniżej ciśnienia prężności par. W tym przypadku, w pompie wystąpi kawitacja. Podobny efekt powoduje wzrost ciśnienia prężności par, spowodowany wzrostem temperatury cieczy.

Wartości NPSHA(Q) i NPSHR(Q) zmieniają się z przepływem. Na etapie projektowania i dobory pompy należy przeanalizować zagrożenie wystąpienia kawitacji przy przekroczeniu wydajności pompy, jak to pokazano na rys. 2.

Rys. 2. Ograniczenie wydajności pompy ze względu na występowanie kawitacji

Straty w rurociągu ssawnym rosną z kwadratem przepływu, co powoduje odpowiednie obniżenie rozporządzalnej nadwyżki NPSHA. 

Depresja dynamiczna na łopatkach pompy rośnie z kwadratem prędkości, co powoduje wzrost wymaganej nadwyżki NPSHR.

Punkt przecięcia się krzywych NPSHA(Q) i NPSHR(Q) wyznacza maksymalną, możliwą do osiągnięcia wydajność pompy przy pracy bezkawitacyjnej pk.

Wydajność pompy w układzie wyznacza punkt pracy pompy pp, jak to pokazano na rys. 2. Aby układ w tym punkcie pracował poprawnie, w każdych warunkach, punkt przecięcia się charakterystyk kawitacyjnych pk musi leżeć na prawo od punkty przecięcia się charakterystyki przepływu pompy i układu pp.

Warunek ten możemy zapisać w postaci wzoru:

Q_{kaw} > Q_r

Qr - rzeczywista wydajność pompy
pp - punkt pracy układu
Qkav - maksymalna wydajność układu bez kawitacji
pk - punkt kawitacyjny

PAMIĘTAJ !

  • O wystąpieniu kawitacji decyduje ciśnienie (punkt A) na ssaniu pompy
  • Wzrost strat na ssaniu powoduje wzrost zagrożenia kawitacją
  • Wzrost temperatury cieczy powoduje wzrost zagrożenia kawitacją
  • Wzrost prędkości przepływu powoduje wzrost zagrożenia kawitacją

Warto sprawdzić