Сделай Сам Свою Работу на 5

Предельные (кавитационные) режимы струйных насосов

Если статическое давление на каком-либо участке проточной части СН снижается до давления насыщенных паров текущей жидкости, то в ней возникает парообразование (холодное кипение). Образовавшаяся паро-жидкостная смесь при последующем перемещении попадает в область повышенного давления, где происходит быстрая конденсация паров. Жидкость мгновенно заполняет остающиеся полости, вызывая гидравлические удары. Это явление называют кавитацией, а режим работы СН — кавитационным. Возникновение такого режима наиболее вероятно на участках с наиболее высокой температурой и наиболее низким статическим давление. Такими участками в СН являются выходной участок рабочего сопла и входной участок камеры смешения. Для первого из них характерно струйное истечение высоконапорной вскипающей жидкости, для второго — струйное кавитационное течение инжектируемой или смешанной жидкости.

Кавитация в СН сопровождается режимами так называемого предельного расхода среды, характерными тем, что снижение давления за участком кавитации не сопровождается увеличением расхода; при этом внешние возмущения после участка кавитации не передаются через этот участок. Это обстоятельство свидетельствует о том, что скорость среды на участках кавитации равна местной скорости звука.

Кавитационная эрозия проточной части СА рассмотрена в [16].

Кавитационные струйные течения — одно из перспективных направлений ускорения химических реакций, смешения жидкости с жидкостями и газами, получения эмульсий, диспергирования и испарения жидкостей, интенсификации массообменных процессов [32]. Например, в случае использования СН в качестве диспергатора [17] для получения водотопливной эмульсии (ВТЭ) или при подготовке к сжиганию загрязненных вод отмечается благотворное влияние кавитации на качество смешения и качество ВТЭ.

Кавитационный режим сопла. Подобный режим в СН с сужающимся соплом имеет место при истечении однородной «недогретой» или насыщенной рабочей среды с высокой температурой. Задача по определению предельного расхода среды в этом случае является одной из ключевых с точки зрения анализа аварийных ситуаций на атомных электростанциях, в аппаратах химической технологии, нефтепроводах и других установках современной техники [15, 33].



Кавитационный режим сопла реализуется также в случае выполнения сопла в виде трубы Вентури и рассмотрен в [32], где предлагается физико-математическая модель кавитации и процесса эжекции.

Кавитационный режим камеры смешения.Минимальное давление инжектируемого или смешанного потока имеет место во входном сечении 2–2 цилиндрической камеры смешения (см. рис. 4.3, б). Это минимальное давление р2 = рн – Δрк, где Dрк — падение давления на входном участке камеры смешения, определяемое по (6.3). При давлении р2, равном давлению насыщенного пара смешанного потока рнп, проходящего через камеру смешения, в насосе возникает кавитационный режим. Давление рнп зависит от температуры смешиваемых потоков tp и tн и коэффициента инжекции u. При одинаковых теплоемкостях взаимодействующих сред (ср = сн = сс) температура смешанного потока

. (6.18)

Принимая р2 = рнп, из (6.3) нетрудно получить зависимость для расчета кавитационного коэффициента инжекции uк в виде

. (6.19)

Как видно из (6.19), uк растет с увеличением и рн, а также при снижении рнп и Dрр.

При заданных температурах рабочего и инжектируемого потоков и одинаковых теплоемкостях взаимодействующих сред каждой температуре смешанного потока tc согласно (6.18) соответствует коэффициент инжекции .

Кавитация в насосе наступает при u ³ uк. Если tp = tн = tc, давление насыщенного пара рнп = f(tc) — величина постоянная.

Пример 6.2. Основной геометрический параметр струйного насоса . Параметры рабочей воды: рр  1100 кПа; tр  150 °C; uр = 0,0011 м3/кг, ; рнп  476,2 кПа. Параметры инжектируемой воды: рн = 500 кПа; tн = 130 °C; uн  0,00107 м3/кг. Проверить возможность возникновения кавитационного режима и построить характеристику Dрс = f (u) (пример заимствован из [14]).

С целью проверки возможности возникновения кавитационного режима на входном участке камеры смешения зададимся рядом значений коэффициента инжекции u. Для каждого из них по (6.18) найдем среднюю температуру смешанного потока tc и соответствующее ей давление насыщенного пара рнп. Далее по найденным рнп и заданным рр, рн и найдем по формуле (6.19) кавитационные коэффициенты uк. Кавитационный режим на входном участке камеры смешения возникает при u = uк.

Результаты расчета приведены в таблице и представлены графически на рис. 6.6.

u tc pн, кПа uк
150,0 476,2 1,023
0,5 143,3 396,7 2,152
1,0 140,0 361,1 2,505
2,0 136,7 328,2 2,758
3,0 135,0 312,7 2,925
4,0 134,0 303,7 2,998

Рис. 6.6.К расчету кавитационного режима камеры смешения:
а) определение кавитационного коэффициента инжекции u, uк = f (tc);
б) характеристика струйного насоса

Как видно из графика (рис 6.6, а), кавитационный режим во входном сечении камеры смешения возникает при tc = 135,1 °С, когда u = uк = 2,917. Характеристика СН (рис. 6.6, б) построена по (6.1). При u = 2,917 в насосе возникает кавитационный режим. Снижение создаваемого перепада давлений Dрс не приводит к увеличению коэффициента инжекции.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.