Расчёт располагаемого NPSH.
Допустимый кавитационный запас (NPSHa) — это абсолютный запас давления у входа в насос сверх давления насыщенных паров жидкости. При снижении ниже требуемого кавитационного запаса (NPSHr) насоса всасывающая полость кавитирует и повреждения начинаются в течение нескольких минут. Данный калькулятор вычисляет NPSHa из атмосферного давления, давления насыщенных паров при рабочей температуре, статической высоты всасывания и потерь давления во всасывающей линии, затем сравнивает полученное значение с NPSHr производителя при рабочем расходе.
NPSHa = (P_атм − P_пар) / (ρ × g) + Z_вс − h_п_вс, где P_атм — абсолютное давление на поверхности жидкости в источнике (атмосферное или в закрытом сосуде), P_пар — давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре, Z_вс — статический напор всасывания (положительный при расположении источника выше насоса, отрицательный при расположении ниже), h_п_вс — суммарные потери давления от источника через всасывающую линию и входные фитинги. Давление насыщенных паров экспоненциально растёт с температурой: у воды при 20 °C оно составляет 0,02 бар, а при 80 °C — 0,47 бар, поэтому насосы горячей воды требуют подпора на всасывании. Насос работает без кавитации, если NPSHa превышает NPSHr не менее чем на 0,6 м (практическое правило: 10% запаса или 0,6 м, применяется большее из двух значений).
Инженер-технолог, подбирающий насос для перекачки конденсата при 90 °C, вычисляет NPSHa = (1,013 − 0,70) × 10,2 − 1,5 м потерь = 1,7 м, однако NPSHr насоса при рабочем расходе составляет 3 м — конструктор поднимает приёмный бак на 2 м для обеспечения требуемого запаса.
Монтажник насоса с высотой всасывания 3 м проверяет: NPSHa = 10,3 м − 3 м − 0,4 м потерь = 6,9 м, что значительно превышает NPSHr = 2 м для данного насоса — режим безопасен.
Инженер горного оборудования, работающий на высоте 3 500 м, принимает P_атм = 0,65 бар вместо 1,013 бар, пересчитывает NPSHa и обнаруживает, что существующий насос кавитирует — переходит на самовсасывающий агрегат с подпорным всасыванием.
Отраслевой минимум — 0,6 м или 10% от NPSHr, применяется большее значение. Центробежные насосы на ответственных объектах часто проектируются с запасом 1,0–1,5 м для компенсации деградации по мере износа рабочего колеса.
Давление насыщенных паров экспоненциально растёт с температурой. У воды при 20 °C P_пар = 0,02 бар; при 100 °C оно равно атмосферному. Горячие жидкости требуют подпора на всасывании (положительный Z_вс) и минимальной длины всасывающей линии.
Да — «первая ступень» с малым NPSHr (шнековый преддвигатель) подаёт жидкость в основной насос в контролируемых условиях. Многие технологические насосы выпускаются в каталожном исполнении со шнековыми кавитаторами для стандартных корпусов.