Работа центробежного насоса под вакуумом

Для начала немного теории.

NPSH — «Net Positive Suction Head» (чистый положительный напор на всасывании), или так называемый кавитационный запас, — это важнейшая величина для оценки всасывающей способности насоса. NPSH определяет минимальное давление на входе в насос, необходимое для его работы без кавитации.

Различают два значения NPSH: NPSHr («required») — требуемый кавитационный запас, то есть необходимое значение подпора на всасывающем патрубке насоса. NPSHr для каждого насоса определяется заводскими испытаниями и указывается на графиках и в таблицах (см. рис. 1). Следует отметить, что эти данные приводятся для температуры жидкости +20 °C.

рис. 1

Сравнение значений NPSH насосов с частотой вращения 1500 и 3000 об/мин.

NPSHa («available») — «доступное» значение подпора системы, в которой установлен насос. Понятно, что насос работает в составе определённой системы (отопление, водоснабжение, водоотведение, производство спирта, пищевые продукты и т. д.), и качество его работы в значительной степени зависит от системы трубопроводов, схемы обвязки, запорной арматуры, автоматики, а не только от производителя самого насоса и его конструктивных особенностей.

NPSHa (системы) всегда должен быть больше, чем NPSHr (насоса)

NPSHa > NPSHr

Это условие обязательно для нормальной, бескавитационной работы насоса.

Рассмотрим пример работы насоса при откачке жидкости из ёмкости, находящейся под вакуумом. Это может быть, например, химический реактор или бродильная колонна, из которой выполняется откачивание барды.

Принципиальная схема такого процесса представлена на рис. 2

Проектное решение — на рис. 3

рис. 2

рис. 3

NPSHa системы, работающей под вакуумом, вычисляется по формуле:

NPSHa = P + Lh − (Vp + Hf)

P — давление над поверхностью жидкости в закрытой ёмкости (избыточное давление);

поскольку ёмкость под вакуумом, условно принимаем P = 0 (абсолютный вакуум, хотя в реальности абсолютное давление никогда не будет равно нулю)

Lh — максимальная высота подпора;

Vp — давление насыщенного пара жидкости при максимальной рабочей температуре;

Hf — потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса;

Таким образом, из формулы можно сделать вывод: чтобы улучшить всасывающую способность насоса, необходимо увеличить столб жидкости (Lh), уменьшить давление паров жидкости (Vp) — поскольку эта величина зависит от температуры, желательно откачивать более холодную жидкость, а также уменьшить потери на трение в трубопроводе (увеличить диаметр всасывающей трубы, устанавливать запорную арматуру большего диаметра).

Как видно из рис. 1, предпочтительным является использование насосов с частотой вращения 1500 об/мин вместо 3000 об/мин.