Введение 4
1. Описание опытной установки 9
2. Оборудование, используемое в лабораторной установке 10
2.1 Вакуумный насос 10
2.2 Центробежный насос 11
2.3 Погружной насос 12
2.4 Регулирующая задвижка 16
3. Наладка установки и разработка методического обеспечения
для лабораторной работы «Исследование кавитационной характеристики центробежного насоса» 18
4. Получение навыка кавитационных испытаний насоса и построение
кавитационной характеристики 38
4.1. Порядок проведения работы 43
4.2. Обработка опытных данных 44
5. Экономическая часть 46
6. Охрана труда и техника безопасности 53
Заключение 56
Список литературы 57
Приложение
Кавитация — процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости, в которой возникает. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости
(гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения кавитационного эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек схлопывается, излучая при этом ударную волну.
Явление кавитации носит локальный характер и возникает только там,
где есть условия. Перемещаться в среде возникновения не может. Кавитация разрушает поверхность гребных винтов, гидротурбин, акустических излучателей, деталей амортизаторов, гидромуфт и др. Кавитация также приносит пользу — ее применяют в промышленности, медицине, военной технике и других смежных областях.
Согласно определению Кристофера Бреннена: «Когда жидкость
подвергается давлению ниже порогового (напряжению растяжения), тогда целостность ее потока нарушается, и образуются парообразные полости. Это явление называется кавитацией. Когда местное давление жидкости в некоторой точке падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной окружающей температуре, тогда жидкость переходит в другое состояние, образуя, в основном, фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырями. Возможно и другое образование кавитационных пузырей путем местной подачи энергии. Это может быть достигнуто фокусировкой интенсивного лазерного импульса (оптическая кавитация) или искрой электрического разряда».Во многих источниках физика этого явления объясняется следующим образом. Физический процесс кавитации близок процессу закипания жидкости. Основное различие между ними заключено в том, что при закипании изменение фазового состояния жидкости происходит при среднем по объему жидкости давлении равном давлению насыщенного пара, тогда как при кавитации среднее давление жидкости выше давления насыщенного пара, а падение давления носит локальный характер.
Поскольку под воздействием переменного местного давления жидкости пузырьки могут резко сжиматься и расширяться, то температура газа внутри пузырьков колеблется в широких пределах, и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию. Имеются расчетные данные, что температура внутри пузырьков может достигать 1500 градусов Цельсия. Следует также учитывать,
что в растворенных в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, и поэтому газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем атмосферный воздух — вызывают в итоге окисление (вступление в реакцию) многих обычно инертных материалов.
У классических центробежных насосов часть жидкости из области высокого давления проходит через щель между рабочим колесом и корпусом насоса в зону низкого давления. Когда насос работает с существенным отклонением от расчетного режима в сторону повышения давления нагнетания, расход утечек через уплотнение между рабочим колесом и корпусом возрастает
(из-за увеличения перепада давления между полостями всасывания и нагнетания). Из-за высокой скорости жидкости в уплотнении возможно появление кавитационных явлений, что может привести к разрушению рабочего колеса и корпуса насоса. При резком падении давления в зоне рабочего колеса насоса образуется вакуум, вода при низком давлении начинает вскипать.
В данной дипломной работе я рассмотрел кавитационные качества центробежного насоса, получили эмпирическим путем характеристики насоса в условиях кавитации, выполнил наладку установки и разработал методическое обеспечение для лабораторной работы «Исследование кавитационной характеристики центробежного насоса».
Выполнены расчеты на кавитационный запас насоса, выполнил построение графика кавитационной характеристики центробежного насоса.
Технические данные установки:
Тип насоса - центробежный консольный.
Марка насоса - СД 32/40.
- давление на входе: не выше 2,5 кгс/см2 Диаметры патрубок:
- на всасе - бвс = 50 мм;
- на нагнетании - бн = 40 мм.
Г идравлическая высота - Az = 2 м.
Рабочая жидкость - вода, допускаемый кавитационный запас 6,0 М.
Диаметр рабочего колеса насоса СД32/40 184 мм;
- подача: 32 м3/час;
- напор: 40 м.
Технические характеристики электродвигателя:
мощность - 11 кВт; частота вращения - 3000 об/мин; напряжение - 380 В; Приборы:
2
- манометр пружинный образцовый, пределы измерения, кгс/см - 0 до
2
16; - мановакуумметр, пределы измерения, кгс/см - 0 до (-1);
- киловаттметр, пределы измерения, кВт - 0 до 50;
Плотность воды р - 1000 кг/м3.
Барометрическое давление Ра - 101,3 КПа.
Температура жидкости - 23 С°.
Давление насыщения водяных паров Рн - 3 КПа.
