Кавитационный коэффициент

Кавитация и ее сущность

Кавитация – сложный процесс возникновения и поведения пузырьков воздуха в воде, а именно, образование, перенос потоком и разрушение «схлопывание» этих пузырьков.

Известно, что температура кипения воды при понижении давления снижается. Давление в потоке при установившемся режиме зависит от скорости. В некоторых местах проточной части турбины в отдельных точках потока возможны скорости настолько большие, что давление в этих точках падает до давления парообразования при данной температуре. Образуются пузырьки пара, а также из воды выделяется воздух, который всегда в ней растворен. Пузырьки пара с воздухом уносятся потоком в зону более высокого давления, где оно выше давления парообразования. Пар в этой зоне быстро конденсируется – превращается опять в воду. Скорость конденсации пара очень велика, поэтому в пузырьке остается сильно разряженный воздух, давлении в котором меньше давления окружающего потока. Вследствие этого вода с большой скоростью сжимает пузырек с воздухом.

В результате имеющего место при этом удара давление в пузырьке воздуха оказывается значительно большим, чем давление окружающего потока, тогда происходит обратное расширение пузырька, снова образуется сильно разряженный пузырек воздуха и так далее – происходит пульсация пузырька.

Опыты показывают, что число таких пульсаций достигает нескольких сотен и даже тысяч раз в секунду, а давление в пузырьке достигает нескольких сотен атмосфер. Такая пульсация пузырьков связана с частыми гидравлическими ударами большой силы. В местах возникновения кавитации вместо одного пузырька сразу образуется другой, гидравлические удары продолжаются длительное время, причем имеют большую чистоту и силу. Когда такие пузырьки пульсируют вблизи поверхности деталей турбины, то под действием гидравлических ударов поверхность металла разрушается.

В гидротурбинах местами, особенно подверженными разрушениям от кавитации, являются: тыльная поверхность лопастей рабочего колеса, камера рабочего колеса осевых турбин несколько ниже оси лопастей, рабочее колесо и фундаментное кольцо радиально-осевых турбин. Явление кавитации может приводить к весьма значительным разрушениям турбины.

Кавитационный коэффициент

Условия возникновения кавитации зависят от типа турбины, напора, режимов, при которых она должна работать, и расположения турбины относительно уровня нижнего бьефа.

Мерой пригодности турбины для работы при данном напоре служит так называемый кавитационный коэффициент турбины - безразмерная величина, определяемая опытным путем и характеризующая турбину с точки зрения кавитации.

=

B – барометрическое давление (в метрах водяного столба);

Нd – давление водяных паров(в метрах водяного столба);

Нs – высота отсасывания(в метрах);

Н – напор (в метрах);

- отметка станции (в метрах)

Зная кавитационный коэффициент турбины, мы можем определить допустимую высоту отсасывания Нs, при которой не будет явления кавитации. Часто эту высоту приходится из-за условий кавитации делать даже отрицательной, то есть устанавливать рабочее колесо турбины под уровень нижнего бьефа.

Для вертикальных осевых турбин высоту отсасывания принято отсчитывать от оси лопастей рабочего колеса:

- для ПЛ г/т

- расчетный напор(в метрах)

Для радиально-осевых турбин высоту отсасывания относят к середине высоты направляющего аппарата:

- для РО г/т

- высота направляющего аппарата.

Список использованной литературы

Дата добавления: 2015-08-18