Расчет NPSH · располагаемый NPSH и кавитация

Располагаемый NPSH на входе насоса по температуре воды, атмосферному давлению (высоте), давлению в резервуаре, уровню и потерям на всасывании. С NPSHr производителя видны запас и риск кавитации.

NPSH и кавитация

Когда давление на входе насоса падает ниже давления насыщенного пара при температуре воды, образуются пузырьки, которые схлопываются, разрушают рабочее колесо и вызывают шум, вибрацию и падение напора. Это кавитация.

Располагаемый NPSH (NPSHa) показывает, насколько давление на входе выше давления пара, в метрах напора. Он задается системой: давлением над водой, уровнем, потерями на всасывании и температурой. NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs.

Требуемый NPSH (NPSHr) нужен насосу для работы без заданного падения характеристик; его определяет производитель испытанием. NPSHa должен быть заметно больше NPSHr.

Давление пара и теоретическая максимальная высота всасывания по температуре

Давление насыщенного пара и плотность насыщенной жидкости по IAPWS-IF97. Последний столбец - теоретический предел (Patm − Pv)/(ρ g) для открытого резервуара (101,325 кПа) без потерь на всасывании и при NPSHr 0; реальная высота всасывания должна быть ниже этого значения за вычетом потерь и NPSHr.

Температура °CДавление пара kPaПлотность kg/m³Напор пара mМакс. всасывание m
101,228999,70,1310,21
202,339998,20,2410,11
304,247995,60,439,94
407,384992,20,769,65
5012,351988,01,279,18
6019,946983,22,078,44
7031,201977,73,257,31
8047,415971,84,985,66
9070,182965,37,413,29
100101,418958,410,79−0,01

Около 100 °C предел падает до нуля и ниже: всасывание невозможно, уровень воды должен быть выше насоса (подпор). На высоте меньшее атмосферное давление уменьшает предел при той же температуре.

Частые вопросы

Чем отличаются NPSHa и NPSHr?

NPSHa (располагаемый) - то, что система дает на входе насоса; рассчитывается по давлению над водой, уровню, потерям на всасывании и температуре. NPSHr (требуемый) - то, что нужно насосу; производитель определяет его испытанием, указывает на характеристике, и он растет с расходом. NPSHa должен превышать NPSHr во всем рабочем диапазоне.

Почему насос не может всасывать горячую воду?

С ростом температуры давление пара быстро увеличивается, и напор пара приближается к атмосферному напору. Из открытого резервуара воду 20 °C теоретически можно поднять примерно на 10 м, при 80 °C лишь примерно на 5,7 м, при 100 °C никак. Из этого еще вычитаются потери на всасывании и NPSHr, поэтому для горячей воды обычно делают подпор, с уровнем выше насоса.

Какой запас NPSH нужен?

Ясно только одно: запас 0 или меньше означает риск кавитации. Нужный запас зависит от типа насоса, кавитационного коэффициента быстроходности, рабочего диапазона и жидкости, поэтому единого числа нет. Смотрите данные производителя и рекомендации по коэффициенту запаса NPSH в ANSI/HI 9.6.1. Распространенные 0,5-1 м и более лишь практическое правило.

Уравнения и источники

Формулы калькулятора и таблицы выше. Давление в кПа умножается на 1000 (Па).

СтатьяУравнениеПримечания · основание
Располагаемый NPSHNPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfsPs абсолютное давление на поверхности, Pv давление пара, zs уровень (+ подпор, − всасывание), hfs потери на всасывании
Давление на поверхностиPs = Patm + PgPatm атмосферное давление, Pg избыточное давление (открытый 0, вакуум отрицательный)
Высота → давлениеPatm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559z высота в м, результат в кПа. ASHRAE Fundamentals 2017, гл. 1, ур. 3 (как в расчетном ядре)
Давление пара, плотностьPv = psat(t), ρ = 1 / vf(t)IAPWS-IF97, область 4 (давление насыщения) и область 1 (удельный объем жидкости). Как в таблице пара
Запас и отношениеΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHrЗапас 0 или меньше означает риск кавитации. Необходимый запас уточняйте у производителя и по ANSI/HI 9.6.1

Источники

Обновлено: 2026-11-09.