Что такое доступный кавитационный запас (NPSHa)?
Доступный кавитационный запас NPSHa (Net Positive Suction Head available) — это энергия абсолютного давления, выраженная в метрах столба жидкости, которая имеется на входе во всасывающий патрубок насоса сверх давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости. Это характеристика всасывающей системы, а не самого насоса. Чтобы избежать кавитации, значение NPSHa всегда должно превышать требуемый запас насоса NPSHr (Net Positive Suction Head required) с определённым запасом надёжности. Калькулятор работает в системе СИ и подходит для любой системы перекачки жидкостей.
Как пользоваться калькулятором
Введите абсолютное давление на поверхности жидкости (Pa) — для открытого резервуара на уровне моря это примерно 101325 Па. Укажите давление насыщенных паров жидкости при температуре перекачки (Pv), плотность жидкости (rho), ускорение свободного падения (g, обычно 9,81 м/с²), статический всасывающий напор (hs — положительный, когда уровень жидкости выше оси насоса, и отрицательный при подъёме на всасывании), а также суммарные потери на трение и местные сопротивления во всасывающей линии (hf). Калькулятор выдаст NPSHa в метрах.
Разбор формулы
$$\text{NPSH}_a = \frac{\text{P}_a - \text{P}_v}{\rho \cdot g} + \text{h}_s - \text{h}_f$$ Первое слагаемое переводит избыток давления над давлением насыщенных паров в напор (метры столба жидкости). Прибавление статического всасывающего напора учитывает разницу высот, а вычитание потерь на трение — энергию, рассеянную во всасывающем трубопроводе. Результат — доступный напор, который препятствует вскипанию жидкости у входной кромки рабочего колеса.
Пример расчёта
Для воды при 20 °C в открытом резервуаре: Pa = 101325 Па, Pv = 2339 Па, ρ = 998 кг/м³, g = 9,81 м/с², hs = 2 м, hf = 1,5 м. Напор по давлению $$= \frac{101325 - 2339}{998 \times 9{,}81} = \frac{98986}{9790{,}38} \approx 10{,}110 \text{ м}.$$ NPSHa $$= 10{,}110 + 2 - 1{,}5 \approx 10{,}610 \text{ м}.$$
Частые вопросы
Какие единицы измерения использовать? Систему СИ: давление — в паскалях, плотность — в кг/м³, ускорение свободного падения — в м/с², напоры — в метрах. Результат выдаётся в метрах столба жидкости.
Бывает ли статический напор отрицательным? Да. Если насос расположен выше источника жидкости (работает на подъём, «всасывающий подъём»), введите hs как отрицательное число.
Как избежать кавитации? Следите за тем, чтобы NPSHa превышал требуемый запас насоса NPSHr — обычно с запасом 0,5–1 м или более.
