Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
насосам, применяемым в ракетно-космических системах и комплексах, всегда предъявлялись высокие требования по надежности и бесперебойной работе, т. к. они являются источниками энергии, от стабильности которых зависит работа всего космического аппарата в целом. При проектировании и производстве жидкостных ракетных двигателей уделяется большое внимание, в частности, главному узлу насосной подачи компонентов топлива, которым является турбонасосный агрегат. Специалистам необходимо учесть множество факторов, влияющих на эффективность и эксплуатационную надежность центробежного насоса, одним из которых будет повышение антикавитационных качеств изделия.
При больших скоростях движения потока давление насыщенных паров может превысить давление статическое и тогда возникает закипание жидкости, то есть кавитация. Кавитацией, или холодным кипением, называется возникновение в потоке жидкости в зоне минимального давления пустот или разрывов, заполняемых парами жидкости [1].
Больше всего подлежит небезопасному явлению в центробежном насосе сечения входа рабочего тела на лопатки колеса, там полное давление жидкости минимально (насос еще не передал энергию жидкости), а относительная и абсолютная скорость потока велики. При контакте с лопаткой повышенные относительные скорости, способствуют появлению областей низкого давления с обратной стороны лопатки, вследствие чего возникает кавитация. Помимо этого, неравномерное поле абсолютных скоростей при подходе к лопатке образовывает дополнительное падение давления в струях, где скорость будет выше средней [2–3].
Кавитация губительна для нормальной работы насоса по нескольким причинам:
Для расчета насосных агрегатов одной из значимых задач является — установление максимально допустимого числа оборотов насоса при имеющемся давлении на входе и известном расходе. Исходя из условия бескавитационной работы, необходимо найти предельное количество оборотов насоса, для этого воспользуемся формулой Руднева С.С.:
где, — критический коэффициент кавитации, который определяется опытным путем и характеризует кавитационные качества насоса, или другими словами степень предрасположения насоса к кавитации при снижении; — напор на входе в крыльчатку насоса; — напор, соответствующий условиям образования насыщенных паров жидкости [2].
Для обычных насосов =820—1130, но если применить осевые или шнековые преднасосы в конструкции, то увеличим коэффициент до 3000–3200, что своего рода является одной из основных мер предотвращения гидродинамической кавитации. Шнековый преднасос способен не только повышать давления жидкости, так же он благодаря своей форме создает закрутку потока, что приводит к уменьшению относительной скорости движения жидкости на входе.Еще один способ устранить кавитацию возможно путем наддува баков давлением 0,2–0,6 МПа, тем самым повысив давление на входе в насос. К тому же для повышения антикавитационных свойств насосов необходимо учитывать конструктивные особенности форм (длина и количество лопаток, применение двустороннего входа, использование переразмеренных колес), а также брать в расчет термодинамические свойства использованных компонентов [5].
Таким образом, рассмотрены основные причины воздействия кавитации на колесо центробежного насоса, и факторы их возникновения в жидкостных ракетных двигателях. Проанализирован критический коэффициент кавитации для различных насосов и его влияние на условия бескавитационной работы, а также способы, устройства, повышающие кавитационную стойкость насосов.
