| Всасывающая способность и кавитация |
|
В связи с тем, что внутри всасывающей трубы грунтового насоса вместо чистой воды будет находиться пульпа, горизонт в ней будет несколько ниже горизонта в водоеме. Действительно, внутреннюю полость всасывающей трубы и водоем можно рассматривать как сообщающиеся сосуды. Из закона сообщающихся сосудов известно, что если в них будет различная по плотности жидкость, то уровни воды будут обратно пропорциональны плотностям, т. е. в том сосуде, в котором будет более плотная жидкость, уровень будет соответственно ниже. Математически это можно записать в виде пропорции (рис. 1-21): ![]() Рис. 1-21. Схема всасывания грунтовым насосом.
где: рп - плотность пульпы; р - плотность воды; hр - глубина погружения всасывающей трубы; hп- разница уровней во всасывающей трубе и в водоеме; g - ускорение свободного падения. Решая эту пропорцию относительно hп, после сокращения находим: Из этого выражения видно, что разница в уровнях во всасывающей трубе и в водоеме будет тем больше, чем на большей глубине ведется разработка и чем больше будет плотность пульпы. Эти замечания необходимо учитывать при рассмотрении вопроса о всасывающей способности грунтовых насосов. Предельную вакуумметрическую высоту всасывания определяет возникновение кавитации. Поэтому явление кавитации имеет огромное значение в работе грунтового насоса. Явление кавитации - следствие падения давления в какой-либо точке внутри насоса. Когда давление жидкости падает ниже давления ее паров при данной температуре, то начинается выделение пара и внутри у поверхностей насоса образуются пространства, заполненные паром и выделившимися газами. Всякое падение давления в потоке связано с соответственным повышением скорости, что имеет для насосов, в частности, неблагоприятные последствия: оторвавшаяся от поверхностей насоса жидкость ввиду отсутствия всякого тормозящего воздействия, подходя вновь к поверхности насоса, ударяет в нее. Малое количество газов и конденсация паров вследствие внезапного повышения давления не оказывают на жидкость амортизирующего воздействия, и ее удары в поверхность насоса достигают весьма большой силы. В кавитирующем грунтовом насосе благодаря ударам жидкости появляются шумы, переходящие в громкий стук, который нередко путают со звуками, возникающими при перекачивании грунтов, содержащих крупные камни. Вместе с кавитацией возникает сильная вибрация всего насоса. Давление, возникающее в результате, кавитационнных ударов, исследователи оценивают в несколько десятков милиньютонов на квадратный метр. Явление кавитации заметно снижает к. п. д. грунтового насоса. Наиболее неприятным следствием кавитации является разъедание (эрозия) материала, так называемый кавитационный износ. Процесс разрушения материала стенок состоит в том, что вода, ударяющая в стенку, создает микроскопические углубления в местах наименьшей прочности материала, которые являются очагами дальнейшего разрушения. Такой механизм разрушения и объясняет губчатый характер поверхности выбоин в материале при работе на чистой воде с явлением кавитации. При перекачивании пульпы, содержащей твердые частицы, кавитационный износ неизбежно сопровождается абразивным, и так как последний преобладает, то поверхность в месте износа не имеет губчатого характера. С кавитацией следует бороться, т. е. не допускать ее возникновения, но если это возможно для насосов, работающих на чистой воде, то для грунтовых насосов, работающих на высоких степенях разрежения, гарантии от возникновения кавитации нет. Следует отметить, что стремление повысить производительность землесосного снаряда обязательно приводит к увеличению разрежения во всасывающей трубе. Кавитация, как правило, наступает при меньшем вакууме, чем это вытекает из теоретических расчетов, поэтому предельно допустимый вакуум следует определять опытным путем. Шкундин Б.М. Оборудование гидромеханизации земляных работ. Учебник для учащихся гидроэнергетических, энергетических и энергостроительных техникумов.М.,"Энергия",1970.240 с. |
Гидромеханизация
Всасывающая способность и кавитация