Pompy i
układy pompowe

Marek Skowroński

Kawitacja

1

Ci

ś

nienie pary nasyconej

G

ę

sto

ść

mieszaniny woda=gaz

Miejsce wyst

ę

powania kawitacji

NPSH

Warunek kawitacyjny poprawnej pracy pompy

Metody zapobiegania kawitacji

2

Wrzenie

const

p

=

Wrzenie

const

t

=

Ci

ś

nienie pary nasyconej

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0

20

40

60

80

100

120

t [°C ]

p

[

P

a

]

0

2

4

6

8

10

12

0

20

40

60

80

100

120

t [°C ]

H

[

m

]

G

ę

sto

ść

mieszaniny woda - gaz

ρ

zawarto

ść

gazu

1000 kg/m3

100 %

G

ę

sto

ść

mieszaniny woda=gaz

2

2

~

d

n

H

∗

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

H

P

E

( )

ρ

f

H

≠

( )

ρ

ρ

f

g

H

p

=

⋅

⋅

=

Miejsce wyst

ę

powania kawitacji

KAWITACJA

NPSHR

NPSHA

A

B

g

c

g

p

s

s

2

2

+

⋅

ρ

g

p

v

⋅

ρ

NPSHA

g

p

g

c

g

p

NPSHA

v

s

s

⋅

−

+

⋅

=

ρ

ρ

2

2

∆

Z

s

H

s

NPSHA

próżnia

0

atmosfera

g

p

b

⋅

ρ

g

p

s

⋅

ρ

g

p

ms

⋅

ρ

g

c

s

2

2

g

p

v

⋅

ρ

∆

Z

s

H

s

NPSHA

g

p

b

⋅

ρ

g

p

s

⋅

ρ

g

p

ms

⋅

ρ

g

c

s

2

2

g

p

v

⋅

ρ

g

p

g

c

Z

g

p

g

p

NPSHA

v

s

s

ms

b

⋅

−

+

∆

+

⋅

+

⋅

=

ρ

ρ

ρ

2

2

g

p

H

g

p

NPSHA

v

s

b

⋅

−

+

⋅

=

ρ

ρ

Obliczeniowa

nadwy

ż

ka

antykawitacyjna

układu

g

p

g

c

z

g

p

g

p

p

NPSHA

v

s

s

ms

b

b

⋅

−

+

∆

+

⋅

+

⋅

∆

−

=

ρ

ρ

ρ

2

2

D

H

zs

H

ss

p

d

g

c

g

p

H

H

g

p

g

p

s

s

ss

zs

d

b

2

2

+

⋅

=

−

+

⋅

+

⋅

∑

ρ

ρ

ρ

NPSHA

g

p

g

c

g

p

g

p

H

H

g

p

g

p

p

v

s

s

v

ss

zs

d

b

b

=

⋅

−

+

⋅

=

⋅

−

−

+

⋅

+

⋅

∆

−

∑

ρ

ρ

ρ

ρ

ρ

2

2

Krytyczna warto

ść

NPSH

g

p

g

c

g

p

NPSH

v

s

skr

kr

⋅

−

+

⋅

=

ρ

ρ

2

2

NPSH

H

III

II

I

3%H

NPSH

kr

Q

H

g

p

g

c

g

p

NPSH

v

s

skr

kr

⋅

−

+

⋅

=

ρ

ρ

2

2

Q

H

Krytyczna warto

ść

NPSH

III

II

I

3% H

Wymagana nadwy

ż

ka antykawitacyjna

NPSH

NPSH

NPSHR

kr

∆

+

=

kr

NPSH

k

NPSHR

⋅

=

NPSHR

NPSH

kr

NPSH

Q

Warunek kawitacyjny poprawnej pracy pompy

NPSHR

NPSHA

≥

20

40

60

80

100

120

H

0

8

16

24

32

40

48

56

64

72

80

P2

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

NPSH

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

ETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

H[m]

NPSH[m]

P[kW]

Eta[%]

Q [m3/h]

6A20/2900/207

kawitacja

praca bezkawitacyjna

KAWITACJA

Q

H = f(Q)

∆

h=f(Q)

NPSHA = f(Q)

NPSHR = f(Q)

Q

r

Q

kaw

pp

pk

H

,

N

P

S

H

PDP Grupa Powen Wafapomp

Q=100, H=50, Hg=20, t=50, Hzs=2, Hss=4

Zakres pracy bezkawitacyjnej

Q

H

g

p

b

⋅

∆

ρ

g

p

b

⋅

ρ

g

p

d

⋅

ρ

zs

H

NPSHR

NPSHA

g

p

v

⋅

ρ

∑

ss

H

Q

cav

NPSHR

NPSHA

≥

Metody zapobiegania kawitacji

Metody pozwalaj

ą

ce zwi

ę

kszy

ć

rozporz

ą

dzaln

ą

nadwy

ż

k

ę

anykawitacyjn

ą

NPSHA

·

- stosowanie krótkich ruroci

ą

gów ssawnych, o mo

ż

liwie du

ż

ych

ś

rednicach, bez gwałtownych zmian przekroju,

·

- unikanie du

ż

ych pr

ę

dko

ść

przepływu cieczy w ruroci

ą

gu ssawnym, powy

ż

ej 2 m/s,

·

- stosowanie ruroci

ą

gów o mo

ż

liwie gładkich

ś

ciankach,

·

- ograniczenie liczby kolan i trójników, unikanie instalowania kolan wygi

ę

tych w ró

ż

nych płaszczyznach,

·

- ograniczenie do niezb

ę

dnego minimum armatury montowanej na ruroci

ą

gu,

- unikanie stosowania armatury generuj

ą

cej wysokie straty,

·

- zadbanie o mo

ż

liwie du

żą

warto

ść

geometrycznej wysoko

ś

ci ssania, (im pompa gł

ę

biej tym lepiej)

·

- kontrolowanie waha

ń

poziomu cieczy w zbiorniku na ssaniu,

·

- utrzymywanie temperatury cieczy na mo

ż

liwie niskim poziomie, co obni

ż

a ci

ś

nienie parowania cieczy p

v

,

·

- utrzymywanie mo

ż

liwie wysokiego ci

ś

nienia w zbiorniku na ssaniu pompy,

·

- kontrolowanie ci

ś

nienia atmosferycznego przy ssaniu ze zbiornika otwartego,

·

- konstrukcja komór wlotowych du

ż

ych pomp powinna zapobiega

ć

tworzeniu si

ę

wirów sznurowych.

Metody pozwalaj

ą

ce zmniejszy

ć

wymagan

ą

nadwy

ż

k

ę

antykawitacyjn

ą

NPSHR

r

pompy:

·

-

ograniczenie pr

ę

dko

ś

ci obrotowej,

·

- zastosowanie wirnika wst

ę

pnego (przedwirnika), który podniesie ci

ś

nienie na wlocie do wirnika,

·

- zastosowanie prerotacyjnych kierownic wlotowych.

Metody pozwalaj

ą

ce zwi

ę

kszy

ć

odporno

ść

pompy na erozj

ę

kawitacyjn

ą

:

·

- stosowanie mo

ż

liwie gładkich powierzchni wirnika,

·

- utwardzanie powierzchni wirnika,

·

- stosowanie materiałów odpornych na erozj

ę

kawitacyjn

ą

,

·

- zastosowanie powłok ochronnych.