В предыдущей статье мы уже определили, в чем заключается явление кавитации (ссылка доступна в конце). В целом, в аквапарке наиболее распространенными гидравлическими линиями являются сети фильтрации бассейнов и линии подачи воды на водные аттракционы, такие как горки, фонтаны и т. д. Оба случая соответствуют напорным трубопроводам с насосными системами. В подобных инфраструктурах зонами, наиболее подверженными кавитации, являются высокие точки на пути прохождения трубопровода, внезапные сужения или перекрытия трубопровода или всасывающие патрубки насоса.

— В верхних точках трубопровода, когда трасса находится выше пьезометрической линии водопровода, достигаются отрицательные относительные давления. Необходимо оценить давление в трубопроводе в этих точках, так как может достигаться давление пара и, следовательно, может возникать кавитация.

Рисунок 1.

На рисунке 1 представлены два случая, когда два резервуара сообщаются с трубопроводом, имеющим высокую точку. В первом пьезометрическая линия (зеленая линия) не пересекает трассу трубы, поэтому верхняя точка (РА-1) не подвержена кавитации. Однако в высшей точке второго случая (РА-2) пьезометрическая линия пересекает трассу трубопровода, поэтому в этой зоне (зона, окрашенная в красный цвет) создаются отрицательные относительные давления, которые могут достигать давления пара и, таким образом, вызывать кавитацию.

Как правило, в этих высоких точках обычно устанавливаются воздушные клапаны, которые позволяют выпускать водяной пар и воздух в случае образования пузырьков. Таким образом, эти пузырьки не остаются внутри трубы, и предотвращается ее повреждение.

— В случае внезапных сужений или перекрытия водопровода скорость воды в этих участках значительно увеличивается, что приводит к последующему падению давления. Если это падение будет достаточно выраженным, будет достигнуто давление пара и, следовательно, возникнет кавитация. Как правило, это явление возникает при очень резком уменьшении сечения или при значительном перекрытии частичным закрытием запорной арматуры площади проходного сечения.

Рисунок 2.

На рис. 2 показан участок трубы, в котором частичное закрытие дроссельной заслонки перекрывает свободное проходное сечение. Зеленым цветом показана линия нагрузки трубопровода, а оранжевым — пьезометрическая линия. В последней наблюдается резкий перепад давления в зоне перекрытия из-за увеличения скорости жидкости.

-Давайте рассмотрим третий случай, для всасывающих патрубков насоса: в напорном трубопроводе область с наименьшим давлением находится именно во всасывающем патрубке, а именно в секции всасывающего фланца насоса, где может возникнуть кавитация. Кавитация в насосах оценивается по параметру, называемому NPSH (аббревиатура на английском языке для Net Positive Suction Head – допускаемый кавитационный запас), который соответствует чистому избыточному давлению, существующему во всасывающем фланце насоса.

Параметр NPSH, имеющийся в трубопроводе (или NPSHd), соответствует запасу полного давления над давлением паров жидкости и рассчитывается следующим образом:

-Если насос находится под нагрузкой:

[ NPSH_d = 10 ^ 5 · {textstyle P_{atm} — P_vover γ} + H — ΔH_5 ] -Если насос работает на всасывание:

[ NPSH_d = 10 ^ 5 · {textstyle P_{atm} — P_vover γ} — H — ΔH_5 ] Где:

NPSHd: Чистое избыточное давление на всасывающем фланце трубопровода (в метрах);

Patm: Атмосферное давление (в барах);

Pv: Давление пара (в барах);

H: Гравитационная потенциальная энергия во всасывающем резервуаре (в метрах);

∆H: Потери давления во всасывающей линии (в метрах);

γ: Удельный вес воды (Ньютон/м³).

Рисунок 3.