Kalkulator NPSH · NPSH instalacji i kawitacja
Oblicz NPSH instalacji na wlocie pompy z temperatury wody, ciśnienia atmosferycznego (wysokości), ciśnienia w zbiorniku, poziomu i straty w ssaniu. Z NPSHr producenta zobaczysz zapas i ryzyko kawitacji.
NPSH i kawitacja
Gdy ciśnienie na wlocie pompy spada poniżej ciśnienia parowania w temperaturze wody, powstają pęcherzyki, które zapadają się, niszczą wirnik i powodują hałas, drgania oraz spadek wysokości podnoszenia. To kawitacja.
NPSH instalacji (NPSHa) mówi, o ile ciśnienie na wlocie przewyższa ciśnienie parowania, wyrażone jako wysokość (m). Zależy od instalacji: ciśnienia nad wodą, poziomu, straty w ssaniu i temperatury. NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs.
NPSH wymagane (NPSHr) to wartość potrzebna pompie do pracy bez określonego spadku parametrów; producent wyznacza ją w badaniu. NPSHa musi być wyraźnie większe od NPSHr.
Ciśnienie parowania i teoretyczna maksymalna wysokość ssania wg temperatury
Ciśnienie parowania i gęstość cieczy nasyconej wg IAPWS-IF97. Ostatnia kolumna to granica teoretyczna (Patm − Pv)/(ρ g) dla otwartego zbiornika (101,325 kPa), zerowej straty w ssaniu i NPSHr 0; rzeczywista wysokość ssania musi być niższa od tej wartości pomniejszonej o stratę i NPSHr.
| Temperatura °C | Ciśnienie parowania kPa | Gęstość kg/m³ | Wysokość parowania m | Maks. ssanie 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 |
Przy około 100 °C granica spada do zera lub poniżej: ssanie jest niemożliwe, a woda musi być powyżej pompy (napływ). Na wysokości niższe ciśnienie atmosferyczne zmniejsza granicę przy tej samej temperaturze.
Najczęściej zadawane pytania
Czym różni się NPSHa od NPSHr?
NPSHa (instalacji) to to, co instalacja zapewnia na wlocie pompy; liczy się je z ciśnienia nad wodą, poziomu, straty w ssaniu i temperatury. NPSHr (wymagane) to to, czego wymaga pompa; producent wyznacza je w badaniu, podaje na charakterystyce i rośnie ono z przepływem. NPSHa musi przewyższać NPSHr w całym zakresie pracy.
Dlaczego pompa nie zassie gorącej wody?
Wraz ze wzrostem temperatury ciśnienie parowania szybko rośnie, a jego wysokość zbliża się do wysokości ciśnienia atmosferycznego. Z otwartego zbiornika wodę o 20 °C można teoretycznie zassać z około 10 m, o 80 °C tylko z około 5,7 m, a o 100 °C wcale. Trzeba jeszcze odjąć stratę w ssaniu i NPSHr, dlatego gorącą wodę zwykle podaje się z napływem, z poziomem powyżej pompy.
Jaki zapas NPSH jest potrzebny?
Pewne jest tylko to, że zapas 0 lub mniej oznacza ryzyko kawitacji. Potrzebny zapas zależy od typu pompy, wyróżnika szybkobieżności ssania, zakresu pracy i cieczy, więc nie ma jednej liczby. Sprawdź dane producenta i wytyczne współczynnika zapasu NPSH w ANSI/HI 9.6.1. Często stosowane 0,5 do 1 m lub więcej to tylko reguła praktyczna.
Równania i źródła
Wzory kalkulatora i tabeli powyżej. Ciśnienia w kPa mnoży się przez 1000, aby uzyskać Pa.
| Pozycja | Równanie | Uwagi · podstawa |
|---|---|---|
| NPSH instalacji | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps ciśnienie bezwzględne nad wodą, Pv ciśnienie parowania, zs poziom (+ napływ, − ssanie), hfs strata w ssaniu |
| Ciśnienie nad wodą | Ps = Patm + Pg | Patm ciśnienie atmosferyczne, Pg nadciśnienie (otwarty 0, podciśnienie ujemne) |
| Wysokość → ciśnienie | Patm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559 | z wysokość w m, wynik w kPa. ASHRAE Fundamentals 2017, rozdz. 1, wzór 3 (jak silnik obliczeń) |
| Ciśnienie parowania, gęstość | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97, obszar 4 (ciśnienie nasycenia) i obszar 1 (objętość cieczy nasyconej). Jak tablice pary |
| Zapas i stosunek | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | Zapas 0 lub mniej oznacza ryzyko kawitacji. Wymagany zapas sprawdź u producenta i w ANSI/HI 9.6.1 |
Źródła
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): ciśnienie nasycenia i objętość cieczy nasyconej
- ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (wartości sprawdź w normie)
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017, rozdz. 1 Psychrometrics, wzór 3 (wysokość na ciśnienie, silnik obliczeń)
Ostatnia aktualizacja: 2026-11-09.