حاسبة NPSH · NPSH المتاح وفحص التكهف
احسب NPSH المتاح عند مدخل المضخة من حرارة الماء والضغط الجوي (الارتفاع) وضغط خزان السحب ومنسوب السحب وفقده. أدخل NPSHr من المصنّع لرؤية الهامش وخطر التكهف.
NPSH والتكهف
عندما ينخفض الضغط عند مدخل المضخة عن ضغط البخار عند حرارة الماء تتكون فقاعات ثم تنهار، فتؤدي إلى تآكل الدفاعة وإلى ضجيج واهتزاز وانخفاض الرفع. هذا هو التكهف.
يبيّن NPSH المتاح (NPSHa) مقدار زيادة ضغط المدخل على ضغط البخار، معبرًا عنه بالارتفاع (m). وتحدده المنظومة: الضغط فوق سطح الماء والمنسوب وفقد السحب والحرارة. NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs.
أما NPSH المطلوب (NPSHr) فهو ما تحتاجه المضخة لتعمل دون انخفاض محدد في الأداء، ويحدده المصنّع بالاختبار. يجب أن يبقى NPSHa أعلى من NPSHr بهامش كافٍ.
ضغط البخار وأقصى ارتفاع سحب نظري حسب حرارة الماء
ضغط البخار وكثافة السائل المشبع من IAPWS-IF97. العمود الأخير هو الحد النظري (Patm − Pv)/(ρ g) لخزان مفتوح (101.325 kPa) دون فقد سحب ومع NPSHr صفر؛ ويجب أن يكون ارتفاع السحب الفعلي أقل من هذه القيمة مطروحًا منها فقد السحب وNPSHr.
| الحرارة °C | ضغط البخار kPa | الكثافة kg/m³ | ارتفاع البخار m | أقصى سحب m |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 1.228 | 999.7 | 0.13 | 10.21 |
| 20 | 2.339 | 998.2 | 0.24 | 10.11 |
| 30 | 4.247 | 995.6 | 0.43 | 9.94 |
| 40 | 7.384 | 992.2 | 0.76 | 9.65 |
| 50 | 12.351 | 988.0 | 1.27 | 9.18 |
| 60 | 19.946 | 983.2 | 2.07 | 8.44 |
| 70 | 31.201 | 977.7 | 3.25 | 7.31 |
| 80 | 47.415 | 971.8 | 4.98 | 5.66 |
| 90 | 70.182 | 965.3 | 7.41 | 3.29 |
| 100 | 101.418 | 958.4 | 10.79 | −0.01 |
قرب 100 °C ينخفض الحد إلى الصفر أو أقل، فيستحيل السحب ويجب أن يكون الماء أعلى من المضخة (سحب مغمور). وفي المرتفعات يقلل انخفاض الضغط الجوي الحد عند الحرارة نفسها.
أسئلة شائعة
ما الفرق بين NPSHa وNPSHr؟
NPSHa (المتاح) هو ما تقدمه المنظومة عند مدخل المضخة، ويُحسب من الضغط فوق الماء والمنسوب وفقد السحب وحرارة الماء. أما NPSHr (المطلوب) فهو ما تطلبه المضخة، ويحدده المصنّع بالاختبار ويبيّنه على المنحنى، ويزداد مع التدفق. يجب أن يكون NPSHa أكبر من NPSHr في كامل مدى التشغيل.
لماذا لا تستطيع المضخة سحب الماء الساخن؟
مع ارتفاع الحرارة يزداد ضغط البخار بسرعة ويقترب ارتفاعه من ارتفاع الضغط الجوي. من خزان مفتوح يمكن نظريًا سحب ماء 20 °C نحو 10 m، وماء 80 °C نحو 5.7 m فقط، أما ماء 100 °C فلا يمكن سحبه. ويُطرح من ذلك فقد السحب وNPSHr، لذلك يُصمم الماء الساخن عادة بسحب مغمور يكون فيه المنسوب أعلى من المضخة.
ما مقدار هامش NPSH المطلوب؟
الأمر المؤكد الوحيد أن هامشًا يساوي 0 أو أقل يعني خطر التكهف. يعتمد الهامش المطلوب على نوع المضخة والسرعة النوعية للسحب ومدى التشغيل والسائل، فلا يوجد رقم واحد. راجع بيانات المصنّع وإرشادات نسبة هامش NPSH في ANSI/HI 9.6.1. أما القيمة الشائعة 0.5 إلى 1 m أو أكثر فهي قاعدة عملية فقط.
المعادلات والمصادر
المعادلات التي تستخدمها الحاسبة والجدول أعلاه. يُضرب الضغط بوحدة kPa في 1000 للحصول على Pa.
| البند | المعادلة | ملاحظات · الأساس |
|---|---|---|
| NPSH المتاح | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps الضغط المطلق على السطح، Pv ضغط البخار، zs المنسوب (+ مغمور، − رفع)، hfs فقد السحب |
| ضغط السطح | Ps = Patm + Pg | Patm الضغط الجوي، Pg ضغط مقياس الخزان (0 للمفتوح، سالب للتفريغ) |
| الارتفاع → الضغط | Patm = 101.325 (1 − 2.25577 × 10⁻⁵ z)^5.2559 | z الارتفاع بالمتر والنتيجة بوحدة kPa. ASHRAE Fundamentals 2017، الفصل 1، المعادلة 3 (كما في محرك الحساب) |
| ضغط البخار والكثافة | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97 المنطقة 4 لضغط التشبع والمنطقة 1 للحجم النوعي للسائل المشبع. مثل جدول البخار |
| الهامش والنسبة | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | الهامش 0 أو أقل يعني خطر التكهف. تحقق من الهامش المطلوب لدى المصنّع وفي ANSI/HI 9.6.1 |
المصادر
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): ضغط التشبع وحجم السائل المشبع
- ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (تحقق من القيم في المعيار نفسه)
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017، الفصل 1 Psychrometrics، المعادلة 3 (الارتفاع إلى الضغط، محرك الحساب)
آخر تحديث 2026-11-09.