HM380 Кавитация в насосах. Дидактическое оборудование. Оборудование для профессионального обучения. Лабораторное оборудование по механике жидкости.

1. Обзор продукции
1.1 Введение в кавитацию
Кавитация в водяных насосах — это процесс, при котором пузырьки в зоне низкого давления системы потока водяного насоса сжимаются и быстро схлопываются, когда вода достигает зоны высокого давления, что приводит к ухудшению гидравлических характеристик и повреждению компонентов потока.
Когда эффективный запас кавитации устройства водяного насоса меньше необходимого запаса кавитации насоса, и парциальное давление в насосе падает до давления насыщенного испарения при температуре жидкости, примеси, мелкие твердые частицы или ядро ​​газа на границе раздела фаз (жидкость-твердое тело) в жидкости (существующее в зазоре между контактными поверхностями) быстро разрастаются в кавитационный пузырек, который достигает зоны высокого давления вместе с потоком воды и быстро схлопывается под действием сжатия окружающей жидкости. В зоне кавитационного разрушения металлическая поверхность подвергается воздействию гидравлического удара, частота которого может достигать десятков тысяч раз в секунду, и он действует на очень малую площадь, поэтому напряжение может достигать тысяч атмосферных давлений. Частое приложение такого большого напряжения вызывает пластическую деформацию и упрочнение слоя металлической поверхности, что приводит к локальной усталости и микротрещинам, способствующим развитию кавитации. Металлические компоненты разрушаются и отслаиваются. Кавитация может возникать на задней и передней сторонах лопаток рабочего колеса или между внешней кромкой рабочего колеса и стенкой камеры рабочего колеса. В целом, кавитация водяного насоса снижает расход, напор, мощность и эффективность насоса, вызывая вибрацию и шум агрегата, сокращая срок службы оборудования и влияя на безопасность техники. Ситуация более серьезна с насосами, перекачивающими воду из водотоков с высоким содержанием песка.
1.2 Причины кавитации водяного насоса:
Когда давление на входе насоса ниже давления насыщенного пара при данной температуре, жидкость испаряется. Одновременно с этим растворенный в жидкости газ может выходить из нее, образуя большое количество мелких паровых пузырьков, которые следуют за жидкостью. При попадании в канал рабочего колеса, когда давление, создаваемое вращением рабочего колеса, превышает давление насыщенного пара, эти мелкие паровые пузырьки конденсируются и гаснут, образуя полость. В это время окружающая жидкость с очень высокой скоростью устремляется к полости, и частицы жидкости сталкиваются друг с другом, образуя локальный гидравлический удар, который приводит к локальному давлению в сотни атмосфер. Чем больше пузырек, тем сильнее будет локальный гидравлический удар при его конденсации и гашении. Скорость этого гидравлического удара очень высока, достигая частоты до 2500 раз/с, и происходит сильное воздействие на поверхность рабочего колеса, вызывающее механическую коррозию. Вышеупомянутое комплексное явление испарения, конденсации, удара и эрозии металла жидкости называется кавитацией.

1.3 Кавитационные повреждения
Когда паровой пузырь гаснет, частицы жидкости сталкиваются друг с другом, что вызывает шум. При сильной кавитации возникает вибрация. Расход, напор и эффективность значительно снижаются, и возникает явление «откачки». Одновременно с этим, из-за кавитационной эрозии происходит истончение рабочего колеса. Лопасти и крышка могут быть повреждены. Кавитация приводит к снижению производительности насоса, нестабильной работе устройства, усталости и эрозии металлических поверхностей, а также к увеличению шума и вибрации. Поэтому необходимо анализировать, исследовать и контролировать кавитацию водяных насосов при проектировании и эксплуатации, а также своевременно принимать эффективные защитные меры.
1.4 Описание продукта
Данный продукт может использоваться для демонстрации эффекта кавитации рабочего колеса центробежного насоса. Корпус насоса и трубы на входной стороне насоса изготовлены из прозрачного пластика для наблюдения за процессом кавитации. Фотографирование с короткой выдержкой (со вспышкой) позволяет получить отличное изображение пузырьков. Клапаны на входе и выходе насоса позволяют регулировать расход и давление. Давление на входе и выходе отображается на двух манометрах. Резервуар для воды оборудован нагревателем, позволяющим контролировать температуру воды. Одновременно отображаются температура воды, расход и скорость насоса в резервуаре. Вода охлаждается системой водоснабжения.
2. Технические характеристики
Размеры: ДхШхВ 1000х630х590 мм
Вес: <70 кг
Напряжение: AC220V 50 Гц
Водяной насос: мощность 370 Вт, расход 3 м³/ч, напор: 14 метров
Резервуар для воды: 20 л
Давление (на входе): -1…0 бар
Давление (на выходе): 0…1,5 бар
Температура: 0…60°C