Výpočet NPSH · NPSH zařízení a kavitace

NPSH zařízení na vstupu čerpadla z teploty vody, atmosférického tlaku (výšky), tlaku v sací nádrži, hladiny a ztráty v sání. S NPSHr výrobce uvidíte rezervu a riziko kavitace.

NPSH a kavitace

Klesne-li tlak na vstupu čerpadla pod tlak nasycených par při teplotě vody, tvoří se bubliny, které implodují, narušují oběžné kolo a způsobují hluk, vibrace a pokles dopravní výšky. To je kavitace.

NPSH zařízení (NPSHa) udává, o kolik tlak na vstupu převyšuje tlak par, vyjádřeno jako výška (m). Určuje ji soustava: tlak nad hladinou, hladina, ztráta v sání a teplota. NPSHa = (P_s − P_v)/(ρ g) + z_s − h_fs.

NPSH čerpadla (NPSHr) je hodnota, kterou čerpadlo potřebuje k chodu bez stanoveného poklesu parametrů; výrobce ji určí zkouškou. NPSHa musí být zřetelně větší než NPSHr.

Tlak par a teoretická největší sací výška podle teploty vody

Tlak par a hustota syté kapaliny podle IAPWS-IF97. Poslední sloupec je teoretická mez (P_atm − P_v)/(ρ g) pro otevřenou nádrž (101,325 kPa), nulovou ztrátu v sání a NPSHr 0; skutečná sací výška musí být menší než tato hodnota po odečtení ztráty a NPSHr.

Teplota °C	Tlak par kPa	Hustota kg/m³	Výška par m	Max. sání 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

Kolem 100 °C klesne mez na nulu či níže: sání je nemožné a hladina musí být nad čerpadlem (nátok). Ve výšce snižuje nižší atmosférický tlak mez při stejné teplotě.

Časté dotazy

Jaký je rozdíl mezi NPSHa a NPSHr?

NPSHa (zařízení) je to, co soustava poskytuje na vstupu čerpadla; počítá se z tlaku nad hladinou, hladiny, ztráty v sání a teploty. NPSHr (čerpadla) je to, co čerpadlo vyžaduje; výrobce ho určí zkouškou, uvádí v charakteristice a s průtokem roste. NPSHa musí být větší než NPSHr v celém provozním rozsahu.

Proč čerpadlo nenasaje horkou vodu?

S rostoucí teplotou tlak par rychle roste a výška par se blíží výšce atmosférického tlaku. Z otevřené nádrže lze vodu 20 °C teoreticky nasát z asi 10 m, vodu 80 °C jen z asi 5,7 m a vodu 100 °C vůbec. Odečítá se ještě ztráta v sání a NPSHr, proto se horká voda obvykle řeší nátokem, s hladinou nad čerpadlem.

Jakou rezervu NPSH potřebuji?

Jisté je jen jedno: rezerva 0 nebo menší znamená riziko kavitace. Potřebná rezerva závisí na typu čerpadla, sacím specifickém otáčení, provozním rozsahu a kapalině, jedno číslo tedy neexistuje. Ověřte údaje výrobce a doporučení k poměru rezervy NPSH v ANSI/HI 9.6.1. Běžných 0,5 až 1 m a více je jen praktické pravidlo.

Rovnice a zdroje

Rovnice kalkulačky a tabulky výše. Tlaky v kPa se násobí 1000 na Pa.

Položka	Rovnice	Poznámky · podklady
NPSH zařízení	NPSHa = (P_s − P_v) / (ρ g) + z_s − h_fs	P_s absolutní tlak nad hladinou, P_v tlak par, z_s hladina (+ nátok, − sání), h_fs ztráta v sání
Tlak nad hladinou	P_s = P_atm + P_g	P_atm atmosférický tlak, P_g přetlak v nádrži (otevřená 0, podtlak záporný)
Výška → tlak	P_atm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559	z výška v m, výsledek v kPa. ASHRAE Fundamentals 2017, kap. 1, rov. 3 (jako výpočetní jádro)
Tlak par, hustota	P_v = p_sat(t), ρ = 1 / v_f(t)	IAPWS-IF97 oblast 4 tlak sytosti, oblast 1 měrný objem syté kapaliny. Jako parní tabulky
Rezerva a poměr	ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr	Rezerva 0 nebo menší znamená riziko kavitace. Potřebnou rezervu ověřte u výrobce a v ANSI/HI 9.6.1

Zdroje

IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): tlak sytosti a měrný objem syté kapaliny
ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (hodnoty ověřte v samotné normě)
ASHRAE Handbook Fundamentals 2017, kap. 1 Psychrometrics, rov. 3 (výška na tlak, výpočetní jádro)

Další výpočet

Obvyklé pořadí při návrhu vzduchotechniky: určit stavy vzduchu v diagramu, zkontrolovat kondenzaci, ze zátěže získat průtok přiváděného vzduchu, dimenzovat potrubí a potom určit dopravní výšku čerpadla. Při uvádění do provozu ověřte výkon chladiče ze dvou bodů naměřených na vstupu a výstupu.

1Psychrometrický diagram a kalkulačkaStavové body, směšování, výkon chladiče v kW
2Výpočet rosného boduKondenzace na oknech, stěnách, potrubí; tloušťka izolace
3Kalkulačka VPDVlhkost ve skleníku jako VPD (kPa) a HD (g/m³)
4Výpočet chladicího výkonuCitelné, latentní, SHF, přiváděný vzduch
5Výpočet větráníNásobnost výměny, m³/h, ASHRAE 62.1
6Výpočet vzduchotechnického potrubíOd průtoku vzduchu ke kruhovému a čtyřhrannému potrubí
7Výpočet tlaku ventilátoruZtráty → tlak a příkon
8Dimenzování potrubíOd průtoku vody ke jmenovitému rozměru potrubí
9Výpočet dopravní výšky čerpadlaOd ztrát úseků k celkové dopravní výšce a příkonu na hřídeli
10Výpočet NPSHKavitace na sáníTato stránka
11Dimenzování potrubí pro páruDoporučí jmenovitý rozměr potrubí pro páru podle rychlosti nebo tlakové ztrátyDalší
12Návrh kondenzátního potrubíSvětlost za odváděčem podle rychlosti brýdové páry
13Tabulka syté páryTeplota sytosti, výparné teplo a entalpie podle tlaku nebo teploty
14Výkon chladiče vzduchuZe dvou naměřených bodů k výkonu chladiče v kW
15Kalkulačka economizeruPřivádět venkovní vzduch, úspora kW
16Chladicí tuna na kW · převodník jednotekRT, kW, kcal/h, m³/h, CFM, mm H₂O, Pa

Viz také

Jak číst psychrometrický diagram Šest druhů čar, děje, SHF, postup zakreslování
Příklady k psychrometrickému diagramu 15 zkouškových příkladů, kontrola a zakreslení
Řešené příklady Praktické případy návrhu krok za krokem (anglicky)
Entalpie a měrná vlhkost Z teploty suchého teploměru a vlhkosti na h, x, rosný bod
Výpočet vlhkosti a mokrého teploměru Suchý teploměr + jedna vlhkost na φ, mokrý, rosný bod, g/m³
Výpočet směsného vzduchu Průtoky OA + RA na teplotu, RH a entalpii směsi
Chladicí tuna na kW Tabulky USRT, JRT, kcal/h, Btu/h
Převod m³/h na CFM m³/h, m³/min, CFM, l/s, m³/s
mm H₂O na Pa Statický tlak: mm H₂O, in H₂O, kPa, psi
Převod jednotek tlaku kgf/cm², bar, psi, MPa, m H₂O

Naposledy aktualizováno: 2026-11-09.