NPSH 計算器 · 有效淨正吸入水頭與氣蝕檢查
由水溫、大氣壓（海拔）、吸水槽壓力、吸水液位與吸入損失求泵浦入口的 NPSHa。輸入製造商 NPSHr 可同時查看餘裕與氣蝕風險。
NPSH 與氣蝕
泵浦入口壓力低於該水溫的飽和蒸氣壓時，水中會產生氣泡並潰滅，侵蝕葉輪並造成噪音、振動與揚程下降，這就是氣蝕（空蝕）。
有效淨正吸入水頭 NPSHa 表示泵浦入口壓力比蒸氣壓高出多少，以水頭（m）表示，由系統條件（液面壓力、液位、吸入損失、水溫）決定。NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs。
必需淨正吸入水頭 NPSHr 是泵浦在規定性能下降以內運轉所需的值，由製造商試驗決定。NPSHa 必須足夠大於 NPSHr 才能避免氣蝕。
各水溫的飽和蒸氣壓與理論最大吸上高度
飽和蒸氣壓與飽和液密度依 IAPWS-IF97 計算。最後一欄是開放（101.325 kPa）、吸入損失 0、NPSHr 0 時的理論上限 (Patm − Pv)/(ρ g)；實際吸上高度必須低於此值減去吸入損失與 NPSHr。
| 水溫 °C | 飽和蒸氣壓 kPa | 密度 kg/m³ | 蒸氣壓水頭 m | 理論最大吸上 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 |
接近 100 °C 時理論上限降到 0 以下，無法吸上，液面必須高於泵浦（灌注）。高海拔地區大氣壓較低，同一水溫下上限也會變小。
常見問題
NPSHa 與 NPSHr 有什麼不同？
NPSHa（有效淨正吸入水頭）是系統在泵浦入口提供的值，由液面壓力、液位、吸入損失與水溫計算。NPSHr（必需淨正吸入水頭）是泵浦要求的值，由製造商試驗決定並標在性能曲線上，流量越大越高。整個運轉範圍內 NPSHa 都必須大於 NPSHr 才能避免氣蝕。
為什麼熱水吸不上來？
水溫升高時飽和蒸氣壓迅速增大，蒸氣壓水頭接近大氣壓水頭。開放水槽中 20 °C 的水理論上可吸上約 10 m，80 °C 時只有約 5.7 m，100 °C 時為 0。還要再扣除吸入損失與 NPSHr，因此熱水通常設計為液面高於泵浦的灌注方式。
NPSH 餘裕要留多少？
可以確定的只有一點：餘裕小於或等於 0 就有氣蝕風險。所需餘裕取決於泵型、吸入比速度、運轉範圍與液體，沒有統一的數字。請查閱製造商資料與 ANSI/HI 9.6.1 的 NPSH 餘裕比準則。實務常用的 0.5～1 m 以上僅為參考經驗值。
計算公式與出處
計算器與上表所用的公式。壓力 kPa 乘以 1000 換成 Pa。
| 項目 | 公式 | 說明、依據 |
|---|---|---|
| 有效淨正吸入水頭 | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps 液面絕對壓力，Pv 飽和蒸氣壓，zs 吸水液位（灌注 +，吸上 −），hfs 吸入損失 |
| 液面絕對壓力 | Ps = Patm + Pg | Patm 大氣壓，Pg 水槽錶壓（開放為 0，真空為負） |
| 海拔 → 大氣壓 | Patm = 101.325 (1 − 2.25577 × 10⁻⁵ z)^5.2559 | z 海拔 m，結果 kPa。ASHRAE Fundamentals 2017 第 1 章式 3（與計算引擎相同） |
| 蒸氣壓與密度 | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97 區域 4 飽和壓力，區域 1 飽和液比容。與飽和蒸氣表工具相同 |
| 餘裕與比值 | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | 餘裕小於或等於 0 有氣蝕風險。所需餘裕依製造商與 ANSI/HI 9.6.1 確認 |
出處
- IAPWS R7-97(2012)《Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam》（IAPWS-IF97）：飽和壓力、飽和液比容
- ANSI/HI 9.6.1《Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin》：NPSH 餘裕準則（數值請查原文）
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 第 1 章 Psychrometrics 式 3（海拔 → 大氣壓，計算引擎）
最後更新 2026-11-09。