เครื่องคำนวณ NPSH · NPSHa และการตรวจคาวิเทชัน
หา NPSHa ที่ทางเข้าปั๊มจากอุณหภูมิน้ำ ความดันบรรยากาศ (ความสูง) ความดันถังด้านดูด ระดับน้ำ และการสูญเสียด้านดูด ใส่ NPSHr ของผู้ผลิตเพื่อดูส่วนเผื่อและความเสี่ยงคาวิเทชัน
NPSH และคาวิเทชัน
เมื่อความดันที่ทางเข้าปั๊มต่ำกว่าความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิน้ำนั้น จะเกิดฟองไอแล้วยุบตัว กัดกร่อนใบพัด ทำให้เกิดเสียง การสั่น และเฮดลดลง นี่คือคาวิเทชัน
NPSHa บอกว่าความดันที่ทางเข้าปั๊มสูงกว่าความดันไอเท่าใด ในหน่วยเฮด (m) ขึ้นกับระบบ ได้แก่ ความดันเหนือผิวน้ำ ระดับน้ำ การสูญเสียด้านดูด และอุณหภูมิ NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs
NPSHr คือค่าที่ปั๊มต้องการเพื่อทำงานโดยสมรรถนะไม่ลดลงเกินที่กำหนด ผู้ผลิตหาจากการทดสอบ NPSHa ต้องมากกว่า NPSHr อย่างเพียงพอ
ความดันไอและความสูงดูดสูงสุดทางทฤษฎีตามอุณหภูมิน้ำ
ความดันไอและความหนาแน่นของของเหลวอิ่มตัวคำนวณด้วย IAPWS-IF97 คอลัมน์สุดท้ายคือขีดจำกัดทางทฤษฎี (Patm − Pv)/(ρ g) เมื่อถังเปิด (101.325 kPa) ไม่มีการสูญเสียด้านดูดและ NPSHr เป็น 0 ความสูงดูดจริงต้องต่ำกว่าค่านี้ลบการสูญเสียด้านดูดและ NPSHr
| อุณหภูมิ °C | ความดันไอ kPa | ความหนาแน่น kg/m³ | เฮดความดันไอ m | ดูดสูงสุด 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 |
ใกล้ 100 °C ขีดจำกัดลดลงเป็น 0 หรือต่ำกว่า จึงดูดยกไม่ได้และต้องให้ผิวน้ำสูงกว่าปั๊ม (น้ำไหลเข้าเอง) ที่สูงความดันบรรยากาศต่ำกว่าจึงทำให้ขีดจำกัดลดลงที่อุณหภูมิเดียวกัน
คำถามที่พบบ่อย
NPSHa กับ NPSHr ต่างกันอย่างไร
NPSHa คือค่าที่ระบบให้ที่ทางเข้าปั๊ม คำนวณจากความดันเหนือผิวน้ำ ระดับน้ำ การสูญเสียด้านดูด และอุณหภูมิน้ำ NPSHr คือค่าที่ปั๊มต้องการ ผู้ผลิตหาจากการทดสอบและแสดงบนเส้นโค้ง ค่านี้เพิ่มขึ้นตามอัตราการไหล NPSHa ต้องมากกว่า NPSHr ตลอดช่วงการทำงาน
ทำไมปั๊มดูดยกน้ำร้อนไม่ได้
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอเพิ่มขึ้นเร็วและเฮดความดันไอเข้าใกล้เฮดบรรยากาศ จากถังเปิด น้ำ 20 °C ดูดยกได้ตามทฤษฎีราว 10 m แต่ 80 °C ได้เพียงราว 5.7 m และ 100 °C ดูดไม่ได้เลย ยังต้องหักการสูญเสียด้านดูดและ NPSHr ออกอีก น้ำร้อนจึงมักออกแบบให้ผิวน้ำสูงกว่าปั๊ม (น้ำไหลเข้าเอง)
ควรเผื่อ NPSH เท่าใด
สิ่งที่แน่นอนมีเพียงข้อเดียว คือส่วนเผื่อ 0 หรือน้อยกว่าเสี่ยงคาวิเทชัน ส่วนเผื่อที่ต้องการขึ้นกับชนิดปั๊ม ความเร็วจำเพาะด้านดูด ช่วงการทำงาน และของเหลว จึงไม่มีตัวเลขเดียว ให้ตรวจข้อมูลผู้ผลิตและแนวทางอัตราส่วนส่วนเผื่อ NPSH ใน ANSI/HI 9.6.1 ค่า 0.5 ถึง 1 m ขึ้นไปที่ใช้กันทั่วไปเป็นเพียงหลักโดยประมาณ
สมการและที่มา
สมการที่เครื่องคำนวณและตารางด้านบนใช้ ความดัน kPa คูณ 1000 เป็น Pa
| รายการ | สมการ | คำอธิบาย · ที่มา |
|---|---|---|
| NPSHa | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps ความดันสัมบูรณ์เหนือผิวน้ำ, Pv ความดันไอ, zs ระดับน้ำ (+ ไหลเข้าเอง, − ดูดยก), hfs การสูญเสียด้านดูด |
| ความดันเหนือผิวน้ำ | Ps = Patm + Pg | Patm ความดันบรรยากาศ, Pg ความดันเกจของถัง (เปิด 0 สุญญากาศเป็นลบ) |
| ความสูง → ความดัน | Patm = 101.325 (1 − 2.25577 × 10⁻⁵ z)^5.2559 | z ความสูง m ผลเป็น kPa ASHRAE Fundamentals 2017 บทที่ 1 สมการ 3 (เหมือนเครื่องคำนวณ) |
| ความดันไอ ความหนาแน่น | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97 บริเวณ 4 ความดันอิ่มตัว บริเวณ 1 ปริมาตรจำเพาะของของเหลวอิ่มตัว เหมือนตารางไอน้ำ |
| ส่วนเผื่อและอัตราส่วน | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | ส่วนเผื่อ 0 หรือน้อยกว่าเสี่ยงคาวิเทชัน ส่วนเผื่อที่ต้องการให้ตรวจกับผู้ผลิตและ ANSI/HI 9.6.1 |
แหล่งอ้างอิง
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): ความดันอิ่มตัวและปริมาตรจำเพาะของของเหลวอิ่มตัว
- ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (ตรวจค่าจากต้นฉบับมาตรฐาน)
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 บทที่ 1 Psychrometrics สมการ 3 (ความสูงเป็นความดัน เครื่องคำนวณ)
แก้ไขล่าสุด 2026-11-09