Что такое вакуумметрическая высота

Вакуумметрическая высота всасывания

Вакуумметрической высотой всасывания называется вакуумметрическое давление при входе в насос, выраженное в метрах водяного столба.

А от чего зависит величина этого вакуумметрического давления, чем она определяется?

Здесь следует предостеречь от того заблуждения, в которое впадают некоторые студенты, рассуждая о вакуумметрической высоте всасывания. Они считают, что поскольку насос работает за счет вакуума при входе в него, то чем больше вакуум, тем лучше, а величина самого вакуума зависит от марки насоса, чем совершенней насос, тем больший вакуум он способен развить.

Ничего общего с реальностью в этих рассуждениях нет.

Во-первых, величина вакуума на входе в насос никоим образом не зависит от марки насоса и, во-вторых, большая величина вакуума на входе в насос это совсем не благо, а наоборот.

Составим уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1:

– абсолютное давление на входе в насос;

– скоростной напор во всасывающей линии;

h 0-1 = h вс – потеря напора во всасывающей линии

Таким образом, вакуумметрическая высота всасывания, создаваемая насосом расходуется на подъем жидкости на высоту Н_гв, создание скоростного напора υ_вс 2 /2g во всасывающей линии и на преодоление потерь напора во всасывающей линии h_вс.

Источник

Пьезометрическая высота. Вакуум. Гидростатический напор

Полное (абсолютное) и манометрическое давление.

Если рассматривать гидростатическое давление жидкости на стенку сосуда, в который она налита, то в точке А (рис.4) это давление будет выражаться зависимостью (2.14). С внешней стороны на стенку сосуда действует атмосферное давление p_а. Следовательно, стенка сосуда будет испытывать давление, равное разности абсолютного гидростатического и атмосферного давлений. Превышение давления над атмосферным называется манометрическим или положительным избыточным гидростатическим давлением:

. (2.17)

Давление же p = p_м + p_а, т.е. гидравлическое давление с учетом атмосферного, называется абсолютным гидростатическим давлением.

Если сосуд открыт, как на рис.3, то давление на свободную поверхность жидкости равно атмосферному давлению p_а, т.е. p₀ = p_а. В этом случае манометрическое давление представляет собой весовое давление жидкости, равное

. (2.18)

Давление можно измерять также высотой столба, какой – либо жидкости (воды, ртути, спирта и т.д.), что видно из формулы (2.16).

Учитывая формулу (2.16), из уравнений (2.17) и (2.18) получим

. (2.19)

В выражении (2.19) переменными величинами являются лишь h и p_м, следовательно, манометрическое давление p_м в любой точке жидкости характеризуется только глубиной ее погружения или, иначе, глубина погружения любой точки характеризует манометрическое давление в ней.

Если в точке А к резервуару, наполненному жидкостью, присоединить открытую в атмосферу трубку (см.рис.4), то уровень жидкости в такой трубке установится на отметке, большей или меньшей

м вод. ст.

Следовательно, одна техническая атмосфера измеряется высотой столба воды 10 м.

Пользуясь пьезометром, можно определить давление в любой точке жидкости путем отсчета высоты столба жидкости.

Если абсолютное гидростатическое давление в какой-либо точке жидкости (рис.5) меньше атмосферного (p

В буквальном выражении можно записать

, где .

Отсюда – вакуумметрическая высота,

где p₀/+h_А=p_А/−высота, отвечающая абсолютному гидростатическому давлению в точке А:

м вод. ст.

Знак минус указывает, что давление в рассматриваемом баллоне А меньше атмосферного на 0,4 атм, а жидкость в ней сжата давлением 0,6 атм, следовательно, не испытывает растягивающих напряжений.

Недостаток абсолютного давления до атмосферного называют вакуумом (от латинского vacuum − разрежение). Высоту столба жидкости, измеряющую вакуум, называют вакуумной высотой и обозначают:

. (2.20)

Из выражения (2.20) следует, что вакуум может меняться в пределах от 10 м вод. ст. (1ат) до нуля.

Приборы для измерения вакуума называют вакуумметрами или обратными пьезометрами.

Рассмотрим жидкость в закрытом резервуаре с давлением на свободной поверхности p₀ (рис. 6). Выберем в этом резервуаре две произвольные точки А и В и присоединим к каждой из них по пьезометру. Для сопоставления величин выберем плоскость сравнения (линия 0-0). Обозначим координаты (отметки) точек А и В по отношению к плоскости сравнения 0-0 через z_А и z_В. Если избыточное гидростатическое давление в этих точках соответственно p_А и p_В, то пьезометрические высоты в пьезометрах, подключенных к точкам А и В соответственно будут равны p_А/и p_В/ .

Суммы высот Z_А+p_А/или Z_В=p_В/называются гидростатическим напором в данной точке жидкости относительно выбранной плоскости сравнения 0–0. Согласно уравнению (2.21), эти суммы равны между собой. Следовательно, для данного объема жидкости гидростатический напор относительно выбранной плоскости сравнения есть величина постоянная, т.е.

. (2.21)

Если же к точкам А и В подсоединить запаянные сверху трубки, из которых откачан весь воздух, то жидкость в этих трубках поднимается выше, чем в пьезометрах на высоту p_а/, отвечающую атмосферному давлению.

Высота подъема уровня жидкости в запаянной трубке будет выражать абсолютное гидростатическое давление в точке, к которой трубка присоединена.

Источник

Высота всасывания насоса.

Центробежные насосы обеспечивают широкую область подач и давлений; соотношения между основными параметрами этих насосов очень разнообразны.

Высота всасывания насоса относится одному из очень важных параметров при определении положения насоса по отношению к уровню воды в источнике, из которого он будет перекачивать воду.

В промышленности выделяют геометрическую и вакууметрическую высоту всасывания.

Геометрическая высота всасывания представляет собой разность отметок двух горизонтальных плоскостей, одна из которых проходит через условную линию на всасывании насоса (как правило это ось насоса), а вторая совпадает со свободной поверхностью перекачиваемой жидкости в приемном резервуаре или источнике.

Содержание статьи

Высота всасывания и кавитация насоса

По условиям работы насоса, на стороне всасывания могут быть установлены определенные ограничения, которые обусловлены возможностью возникновения в некоторых зонах всасывающего трубопровода особого явления, называемого кавитацией.

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности потока в тех местах, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости. В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго постоянным, а пузырьки пара переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара.

Подробное описание явления кавитации описано здесь

Обобщенно говоря разрушение кавитацией поверхности проточной части насосов имеет весьма характерный вид, а работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, внутренним треском, ударами и повышенной вибрацией.

Явление кавитации обычно возникает во всасывающей части насоса. В некоторых случаях кавитация может возникнуть и на напорной части в месте срыва потока с рабочих поверхностей лопаток.

Геометрическая высота всасывания

Для определении высоты всасывания воды и предупреждения кавитации, для обеспечения нормальной работы центробежного насоса на всасывающей стороне является определение и поддержание такого давления разрежения, при котором кавитация не появится.

Степень разряжения зависит от превышения внешнего атмосферного давления над внутренним абсолютным давлением всасывания жидкости во входной части рабочего колеса.

Для определения высоты всасывания насоса напишем уравнение сохранения энергии (уравнение Бернулли) для струйки жидкости А-Б, движущейся от поверхности нижнего уровня до входа на рабочие лопасти насоса

Наименьшая высота расположения точки Б входа в межлопаточные каналы над нижним уровнем, при которой возникает кавитация, называется срывная или критическая геометрическая высота всасывания.

Н_кав – кавитационный запас

С – коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям. Он лежит в пределах 500 – 1500.

n – частота вращения насоса

Работа насоса при Н_кр.вс. – практически недопустима, потому что малейшее случайное понижение давления в потоке повлечет за собой в этих условиях развитие кавитации и срыв работы насоса. Нормальная работа возможно только когда допустимая высота всасывания ниже критической (максимальной высоты всасывания).

Максимальная высота всасывания

Надежность работы насоса в кавитационном смысле обеспечивается обычно запасом около 25%, т.е.

Разумеется допустимая высота всасывания существенно зависит от температуры жидкости. Очевидно, что повышение температуры всасываемой жидкости уменьшает максимальную и допустимую высоты всасывания.

При высоких температурах жидкости допустимая высота всасывания может быть отрицательной, что указывает на необходимость расположения уровня всасывания жидкости выше оси насоса. Следовательно возможно два различных варианта установки насоса.

Установка насоса по схеме а характерна для насосов, подающих жидкости с низкой температурой, а установка по схеме б – для насосов, подающих жидкости с высокой температурой, а так же при всасывании насосами холодной воды из пространств с достаточно высоким вакуумом.

Установки выполненные по схеме б часто встречаются в теплоэнергетике в схемах регенерации и питания паровых котлов.

Видео по теме

Когда насос перекачивает горячую воду, резервуар, из которого он всасывает, приходится располагать выше насоса. Но по строительным и компоновочным соображениям иногда бывает трудно осуществить требуемую расчетом высоту. Поэтому можно уменьшить её снижением скорости воды во всасывающем трубопроводе и понижением его сопротивления.

Такое достигается увеличением диаметра всасывающего трубопровода, уменьшением его длины, а также выбором рациональной конструкции тех элементов всасывающего трубопровода, которые дают место снижению напора.

В некоторых случаях допускаемую высоту всасывания можно понизить повышением давления в резервуаре, из которого происходит всасывание.

Источник

Высота всасывания насоса: необходимые сведения, теория для применения на практике

Наличие подземного водозабора предполагает установку насоса. Погружное оборудование для этого не всегда подходит: сезонная эксплуатация, малый диаметр колодца. В таких случаях рационально качать жидкость с поверхности.

Высота всасывания влияет на правильную функциональность оборудования, напора воды. Плюс к этому от максимальной отметки допустимая глубина сооружения зависит не меньше.

Высота всасывания насоса: почему важно знать

Одним из важных агрегатов является насосное оборудование. Естественно, что бытовые отличаются от производственных, но есть и общие моменты: правильная установка насосов. С учетом глубины, высоты, скорости работы. Всего насчитывается более 70 видов наименования.

Во время установки агрегата делают расчеты, чтобы определить абсолютно правильное расположение агрегата к отметке уровня воды. Жидкость перекачивается из прямого ресурса (река, море) или готового резервуара, и параметр высоты всасывания насоса имеет важное значение.

При расчетах используется несколько формул, где высоту определяют путем математических действий (сложение, вычитание, деление). В основном показателями для правильного результата являются:

Геометрическая высота всасывания

Расчетом геометрической высоты предупреждают появление разрыва сплошного потока(кавитации), обеспечивают или нормализуют рабочий процесс центробежного насоса. Правильное вычисление помогает поддерживать напор разрежения, которое связано с атмосферным давлением. Используется уравнение Бернулли.

Данное уравнение, которое помогает рассчитать сохранения энергии, требует знание движение воды из пункта А в пункт Б от нижнего яруса к рабочей лопасти, гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода.

Работа насоса с пониженным давлением из-за кавитации недопустима, приводит к сбою и поломкам сооружения.

Максимальная высота всасывания

Ниже критической отметки высота позволяет насосу работать без перебоев. Роль играет температура жидкости: чем выше температурный режим, тем меньше максимальная высота всасывания.
Существует два способа установки насосного оборудования: с низким температурным режимом жидкости и высоким. Второй вариант предусматривает возможность выкачку воды из среды с высоким вакуумом.

Вакуумметрическая высота всасывания

Определяют зависимостью давления окружающей среды, давления на входе, плотностью жидкости и ее скоростью на входе. Также нужно знать ускорение свободного давления. Рабочее колесо центробежного насоса располагается над зеркалом воды. Из-за его вращения создается разрежение, которое способно привести к неправильной работе насоса. Поэтому высчитать вакуумметрическую высоту (Нвак) необходимо правильно. А главное, не перепутать ее с геометрической.

Прочие факторы, влияющие на высоту всасывания

Высота всасывания насоса зависит от движущей силы для жидкости. Для этого необходимо знать Разрежение или тягу, которую создает насос и разность атмосферного давления. При этом стоит помнить, что чем ниже место установки насоса над уровнем моря. Тем больше давит атмосфера, и наоборот. Предположительно, или чисто теоретически, независимо от разрежения в низине вода не поднимается выше 10 метров. На возвышенности – не выше 7 метров.

На высоту всасывания, кроме уже указанных моментов, влияют возможные потери давления. Они возникают по разным причинам, результатом станет отключение насоса.

Наиболее встречаемая проблема – разрежение воздуха. При первом запуска агрегата заливают воду, следят за тем, чтобы жидкость оставалась в камере насоса. В этом помогает клапан. С его помощью вода задерживается в камере во время работы и после отключения насоса. Оборудование быстро приводиться в рабочее состояние, так как при обратном движение жидкости клапан закроет просвет для выхода.

Герметичность клапана может быть нарушена. Виной станет песок, ил. Избежать поломки клапана помогает фильтр (специальная металлическая сетка). Но и фильтрация влияет на давление: чем больше грязи «словил» фильтр, тем хуже подача жидкости.

Комплектация, конфигурация запорной арматуры уменьшает высоту всасывания до 2 м.

Также на высоту подъема влияет плотность перекачиваемой жидкости. Если консистенция вязкая, тем меньше высота всасывания центробежного насоса.

Что может увеличить высоту подъёма

Найти выход из ситуации, когда необходимо поднять воду выше 7-10 м над поверхностью можно. Сложный процесс, но на практике разрабатывается успешно. Самостоятельно, конечно, такой монтаж невозможен. Причины: цена и оборудование для создания многоступенчатой установки. Другими словами, потребуется соединить несколько насосов в один механизм.

Есть еще два варианта поднять жидкость с большой глубины или на высоту. Не соединять несколько агрегатов, а купить один многоступенчатый. В нем будет несколько крыльчаток, с помощью которых увеличивается давление. Одна такая крыльчатка способна повысить давление на 1 бар.

Область давления остается низкой. За счет эжектора достигается эффект разряжения. Такая техника дает возможность качать жидкость с глубины до 45 м.

Предлагается воспользоваться методом закачки скважины. Применяется компрессор, а верхнюю часть трубы герметизируют. Выталкивание воды происходит в отводящие трубы в новый резервуар. Это удобно: насос будет поступать уже отстоянная вода. Ведь из скважин вместе с жидкостью поднимается на поверхность песок, ил, прочие элементы.

Компрессор часто используют совместно с насосом. Но учитывают географическое расположение. А также помнят, что давление в скважине меняется, а не стоит на месте. Плюс ко всему данный способ использования поверхностного насоса и увеличения высоты требует устройство звукоизоляции.

Тематическое видео поможет более подробно узнать о работе поверхностного насоса и расчета высоты всасывания: