ГОСТ Р 54806-2011 НАСОСЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ, Технические требования, КЛАСС I:
Допустимый рабочий диапазон (рабочая область) (allowable operating range): Диапазон подач, определенный изготовителем для использования в указанных рабочих условиях поставленного рабочего колеса и ограниченный кавитацией, напором, вибрацией, шумом, отклонением вала и другими подобными критериями, диапазон которых сверху и снизу ограничен максимальной и минимальной постоянными подачами соответственно.
Линия рециркуляции предназначена для поддержания расхода через насос на уровне не ниже минимально допустимого при снижении потребности технологического цикла в воде ниже минимально допустимого значения подачи насоса.
В целях регулирования расхода в линии рециркуляции на ней устанавливают регулирующий клапан (РК).
Давление на выходе из линии рециркуляции составляет
p_рец = p_к + r*g*(h_к - h_рец)
где p_к - давление в конденсаторе, Па; r - плотность конденсата, кг/м3; g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; h_к - отметка поверхности конденсата; h_рец - отметка линии рециркуляции.
Давление за РК (при его установке на нулевой отметке)
p_2 = p_рец + dp + r*g*h_рец = p_к + r*g*h_к + dp
где dp - потери давления в трубопроводе между РК и конденсатором.
Т.к. на конце линии рециркуляции величина давления близка к давлению, при котором рециркулируемый конденсат начинает кипеть, то при некотором положении штока РК (перепаде давления на РК) внутри РК появляются зоны, статическое давление в которых будет равно давлению кипения (насыщения), и в этих зонах возникнет кавитация.
Кавита́ция (от лат. cavitas — пустота) — физический процесс образования пузырьков (каверн, или пустот) в жидких средах, с последующим их схлопыванием и высвобождением большого количества энергии, которое сопровождается шумом и гидравлическими ударами.
Кавитация оказывает разрушительное влияние, поэтому её следует избегать.
Одной из характеристик РК является коэффициент кавитации K_c_РК значение которого зависит от конструкции РК. Чем совершеннее конструкция тем выше значение K_c_РК.
Коэффициент начала кавитации:
K_c = (p_1 - p_2) / (p_1 - p_кип),
где p_1, p_2 - давление перед и за РК соответственно, p_кип - давление кипения при данной температуре конденсата.
Если K_c_РК < K_c, то РК работает в режиме кавитации.
В нашем случае значение K_c близко к единице. (т.к. p_2 незначительно выше p_к).
Предположим, что для нашего РК K_c_РК = 0,8, значит РК будет работать в режиме кавитации, что недопустимо.
Наиболее эффективный способ уменьшить значение К_с - это увеличить значение p_2, что достигается установкой на конце линии рециркуляции дроссельной шайбы (Ш). В этом случае
p_2 = p_к + r*g*h_к + dp + dp_ш
где dp_ш - падение давления на шайбе.
Ниже приведены результаты гидравлического расчёта линии рециркуляции для различных отношений перепада давления на РК и дроссельной шайбе (при различных значениях авторитета РК).
Более подробно см. здесь.
Ссылки
1. Расчёт параметров регулирующего клапана
2. Расчёт дроссельной шайбы. Часть 1