NPSH «Net Positive Suction Head»
(переклад - чистий гідравлічний напір) або кавітаційни запас - важливий показник оцінки всмоктуючих можливостей. NPSH визначає необхідний мінімальний тиск на вході в насос для роботи без кавітації.Кавітація
(от лат. cavita — пустота) -процес утворення та подальшого схлопування бульбашок вакууму в потоці рідини, що супроводжується шумом і гідравлічними ударами, утворення в рідині порожнин (кавітаційних бульбашок, або пустот), які можуть містити розріджений пар. Справляє враження ніби в насос насипали гравій.
Більш інформативно можна описати так цей процес (мається на увазі кавітація) наступним чином:
Процес утворення в рідині, що перекачується бульбашок пари, т. Е. Тиск насичених парів рідини падає нижче абсолютного тиску рідини в зоні входу на лопаті робочого колеса насосного агрегату. При русі бульбашок таким чином постійно зростає тиск рідини, що оточує бульбашки пара. Коли бульбашка досягає зони, в якій тиск навколишнього рідини більше, ніж тиск усередині бульбашки, бульбашка руйнується.
Кавітація та NPSH
NPSH визначає мінімальний тиск на вході в «даний конкретний насос» (прим. Навіть у одного виробника для одного і того ж типорозміру насоса показник NPSH може бути різний) необхідний для роботи без кавітації.
На значення NPSH впливають тип робочого колеса, кількість обертів двигуна (rpm), а також тип рідини. Зовнішніми факторами, що впливають на NPSH, є температура перекачується рідини і атмосферний тиск.
Розрізняють два показники NPSH:
NPSHr «required» –необхідний кавітаційний запас, т. б. необхідний для роботи насоса) - необхідне значення підпору на всмоктуючому патрубку насоса. NPSHr для кожного насоса визначається випробуваннями на заводі-виробника, але ці випробування проводяться на чистій, холодній воді.
NPSHa «available» – доступне значення підпору на всмоктуючому патрубку насоса.
NPSHa (системи) завжди має бути більше NPSHr (насоса) «NPSHa> NPSHr». Ця умова повинна виконуватись завжди при підбиранні насосного агрегату.
Варіант 1. Відкрита система. Режим самовсмоктування.
NPSHa = Pa - ( Vp + Ls + Hf )
Pа - атмосферний тиск ( Pa=10,33 м);
Vр - Тиск насичених парів рідини при максимальній робочій температурі;
Ls - Максимальна висота всмоктування;
Hf - Втрати на тертя у всмоктуючому трубопроводі при визначеній продуктивності насоса;
Варіант 2. Закрита система. Режим самовсмоктування.
NPSHa = Pa +P1 - ( Vp + Ls + Hf )
Pа - атмосферний тиск, в метрах ( Pa=10,33 м);
P1 - Тиск на поверхні рідини у закритій ємності (надлишковий тиск);
Vр - Тиск насичених парів рідини при максимальній температурі;
Ls - Максимальна висота всмоктування;
Hf - Втрати на тертя у всмоктуючому трубопроводі при визначеній продуктивності насоса;
Варіант 3. Відкрита система. Робота із підпором.
NPSHa = Pa +Lh - ( Vp + Hf )
Pа - атмосферний тиск, в метрах ( Pa=10,33 м);
Lh - Максимальна висота підпору;
Vр - Тиск насичених парів рідини при максимальній робочій температурі;
Hf -Втрати на тертя у всмоктуючому трубопроводі при визначеній продуктивності насоса;
Вариант 4. Закрита система. Робота із підпором.
NPSHa = P1 +Lh - ( Vp + Hf )
P1 - Тиск на поверхні рідини в закритій ємності);
Lh - Максимальна висота підпору;
Vр - Тиск насичених парів рідини при максимальній температурі; ;
Hf - Втрати на тертя у всмоктуючому трубопроводі при визначеній продуктивності насоса;
Малюнок 1 (пошкодження робочого колеса від кавітації)
Можливо, найбільш очевидним ефектом кавітації в насосах є пошкодження робочого колеса. Приклад руйнування (схлопування) бульбашок повітря в області лопаток робочого колеса насосного агрегату (відшаровування частин металу). Втрати від кавітації залежить як від властивостей матеріалу импеллера так і від рідини, що перекачується.
Малюнок 2 (кавітація у агресивному ерозійному середовищі)
Пошкодження від кавітації на крайках леза робочого колеса, яке ускладнилося тим, що робота була в агресивному ерозійному середовищі.
Малюнок 3 (провал робочої точки по кривій робочої характеристики)
На цій крильчатці наслідки кавітації поблизу основи. Насос працював на рециркуляції. Проблеми з'явилися зі зміною швидкості обертання і подальшим зміщенням робочої точки по кривій насоса вправо.
Малюнок 4 (Забивання «Clogging» та кавітація «cavitation»)
Неправильний підбір типу робочого колеса для конкретних процесів. Сміття і довговолокнисті включення чіпляються за передню кромку робочого колеса. З часом це призводить до деформації робочого колеса. Зменшення площі між лопатями призведе до виникнення зони низького тиску. Тут і з'являються кавитаційні бульбашки.