Введите строку (вода 60 °C подпор 2 м потери 0,5 м NPSHr 3 м; вода 20 °C высота всасывания 4 м потери 1 м) или заполните поля: строка и поля связаны и меняются вместе.
Введите жидкость и её температуру, давление в ёмкости, подпор или высоту всасывания и потери напора во всасывающем трубопроводе — калькулятор покажет располагаемый кавитационный запас NPSHa в метрах и футах перекачиваемой жидкости, каждую составляющую со знаком и, если введён NPSHr насоса, запас и отношение. Давление насыщенных паров воды считается по уравнению IAPWS-IF97, плотность пресной воды берётся по таблице; расчёт показан по шагам с вашими числами, составляющие нарисованы в масштабе, а результат можно скопировать строкой или перенести в запрос.
Только NPSHa и его сравнение с введённым NPSHr: калькулятор не даёт NPSHr насосов, рекомендуемых запасов и отношений, не считает потери в трубопроводе по расходу и не подбирает насос. NPSHr и указания по запасу берутся у изготовителя насоса; для других жидкостей, кроме воды, давление паров и плотность вводятся.
NPSHa = (p - pv) / (rho g) + hs - hf. Давление на поверхности p — абсолютное: у открытой ёмкости атмосферное, у закрытой — избыточное плюс атмосферное. Давление паров pv вычитается, потому что ниже него жидкость вскипает. hs — со знаком плюс при подпоре и минус при высоте всасывания, hf — потери во всасывающем трубопроводе. Вода 60 °C, подпор 2 м, потери 0,5 м: 10,51 - 2,07 + 2 - 0,5 = 9,94 м.
Давление насыщенных паров воды — по уравнению (30) IAPWS-IF97 с коэффициентами n1–n10, как в расчёте насыщенного пара: 0,0234 бар абс. при 20 °C, 0,1995 бар абс. при 60 °C, 0,7018 бар абс. при 90 °C. Плотность пресной воды — по таблице ниже, между точками по прямой. Для забортной воды плотность вводится, для других жидкостей — давление паров и плотность; без плотности принимается 1000 кг/м3 как допущение.
NPSHr даёт изготовитель насоса по испытаниям, часто как NPSH3 — кавитационный запас, при котором напор падает на 3 % при заданной подаче. Калькулятор показывает запас NPSHa - NPSHr и отношение NPSHa / NPSHr; если NPSHa меньше NPSHr, насос кавитирует. Рекомендуемого запаса калькулятор не даёт: сравните результат с кривой NPSHr и указаниями изготовителя насоса.
| Температура воды | Давление насыщенных паров | Плотность | Атмосфера минус пары, м |
|---|---|---|---|
| 0 °C | 0,006112 бар абс. = 0,6112 кПа | 999,8 кг/м3 | 10,27 м |
| 10 °C | 0,01228 бар абс. = 1,228 кПа | 999,7 кг/м3 | 10,21 м |
| 20 °C | 0,02339 бар абс. = 2,339 кПа | 998,2 кг/м3 | 10,11 м |
| 30 °C | 0,04247 бар абс. = 4,247 кПа | 995,6 кг/м3 | 9,94 м |
| 40 °C | 0,07384 бар абс. = 7,384 кПа | 992,2 кг/м3 | 9,65 м |
| 50 °C | 0,1235 бар абс. = 12,35 кПа | 988,0 кг/м3 | 9,18 м |
| 60 °C | 0,1995 бар абс. = 19,95 кПа | 983,2 кг/м3 | 8,44 м |
| 70 °C | 0,312 бар абс. = 31,2 кПа | 977,8 кг/м3 | 7,31 м |
| 80 °C | 0,4741 бар абс. = 47,41 кПа | 971,8 кг/м3 | 5,66 м |
| 90 °C | 0,7018 бар абс. = 70,18 кПа | 965,3 кг/м3 | 3,29 м |
Последний столбец — NPSHa открытой ёмкости при стандартной атмосфере, если уровень вровень с насосом и потерь нет: (101325 Па - pv) / (rho g). Подпор прибавляется к нему, высота всасывания и потери вычитаются. При 100 °C давление паров воды примерно равно атмосферному, и в открытой ёмкости вода кипит.
Формула NPSHa — баланс напоров на всасывании: абсолютное давление на поверхности жидкости минус давление паров, выраженные напором, плюс или минус геодезическая высота, минус потери во всасывающем трубопроводе; в этом виде она приведена в двух независимых справочных источниках по насосам, и оба говорят, что при NPSHa ниже NPSHr насос кавитирует. Определение NPSHr как NPSH3 (падение напора на 3 %) — по Гидравлическому институту (Hydraulic Institute) и второму, независимому справочнику. Давление паров воды — уравнение (30) IAPWS-IF97 (выпуск IAPWS R7-97) с коэффициентами, сверенными со вторым опубликованным воплощением, и с контрольными значениями выпуска. Плотность пресной воды при 0,101325 МПа — по двум независимым таблицам, которые совпадают в пределах 0,05 кг/м3 в каждой точке. Множители точные: g = 9,80665 м/с2, 1 фут = 0,3048 м, 1 бар = 100 кПа, 1 psi = 6,894757293168 кПа, стандартная атмосфера 101325 Па (NIST SP 811 и брошюра СИ).
NPSHa = (p - pv) / (rho g) + hs - hf: p — абсолютное давление на поверхности жидкости, pv — давление насыщенных паров жидкости при её температуре, rho — плотность, g = 9,80665 м/с2, так что первое слагаемое — напор в метрах перекачиваемой жидкости; hs — высота от поверхности жидкости до насоса, со знаком плюс, когда уровень выше насоса (подпор), и минус, когда ниже (высота всасывания); hf — потери напора во всасывающем трубопроводе от поверхности до насоса при рабочей подаче. Вода 60 °C в открытой ёмкости, подпор 2 м, потери 0,5 м: атмосфера даёт 101325 / (983,2 x 9,80665) = 10,51 м, давление паров 0,19946 бар абс. — 2,07 м, и NPSHa = 10,51 - 2,07 + 2 - 0,5 = 9,94 м.
NPSHa — свойство установки: ёмкости, уровня, жидкости и всасывающего трубопровода. NPSHr — свойство насоса, его даёт изготовитель по испытаниям: часто это NPSH3 — кавитационный запас, при котором напор (у многоступенчатого насоса — напор первой ступени) падает на 3 % при заданной подаче; с ростом подачи он растёт. При рабочей подаче NPSHa должен быть больше NPSHr, иначе насос кавитирует. Калькулятор показывает запас NPSHa - NPSHr и отношение NPSHa / NPSHr, но рекомендуемого запаса не даёт: сравните результат с кривой NPSHr изготовителя насоса и его указаниями по запасу.
Словом с высотой: подпор 2 м или 2 м выше насоса — уровень жидкости выше насоса; высота всасывания 4 м или 4 м ниже насоса — уровень ниже него. Высота отсчитывается от поверхности жидкости до насоса. Подпор прибавляется к NPSHa, высота всасывания вычитается, так что одни и те же 4 м дают между двумя случаями разницу в 8 м. Потери вводятся напором (потери 0,5 м) или перепадом давления (потери 0,05 бар), который пересчитывается в напор через плотность.
Для воды давление насыщенных паров берётся по уравнению давления насыщения IAPWS-IF97 — системы уравнений свойств воды и водяного пара для промышленных расчётов — при введённой температуре: 0,0234 бар абс. при 20 °C, 0,1995 бар абс. при 60 °C, 0,7018 бар абс. при 90 °C. Плотность пресной воды — по таблице 0–100 °C, между точками через 10 °C по прямой. Для забортной воды плотность нужно ввести, а для любой другой жидкости — давление паров и плотность; если плотность не введена, принимается 1000 кг/м3 с пометкой, что это допущение и его надо проверить.
У горячей воды высокое давление паров: при 90 °C в открытой ёмкости оно забирает 7,41 м из 10,70 м, которые даёт атмосфера. Если давление паров выше давления на поверхности, жидкость там кипит, и калькулятор так и пишет, а не даёт число: например, вода около 100 °C в открытой ёмкости. Для закрытой ёмкости введите её давление, избыточное или абсолютное. Для жидкости при температуре кипения — например, воды в ёмкости под собственным паром — допишите «насыщенная»: давление на поверхности тогда равно давлению паров, и NPSHa равен высоте подпора минус потери.
Высоты — в м, футах (1 фут = 0,3048 м точно) и мм; давление — в бар, мбар (гПа), кПа, МПа, psi (6,894757293168 кПа) или кгс/см2 (98,0665 кПа), избыточное или абсолютное, давление без пометки читается как избыточное; атмосферное давление — 1,01325 бар абс., если не введено другое (атм. давление 0,98 бар); температура — в °C, К или °F; плотность — в кг/м3, кг/л или г/см3. NPSHa выводится в метрах и футах перекачиваемой жидкости.
Калькулятор даёт только NPSHa и его сравнение с NPSHr. Если нужен насос, рабочее колесо, торцевое уплотнение или другая деталь насоса, отправьте строку из калькулятора вместе с фото таблички насоса, и Vessel Core сверит данные до того, как предложение уйдёт к вам.
