NPSH dostupné = hodnota NPSH systému
p e = tlak ve vstupním průřezu systému
p b = tlak vzduchu
p D = tlak par čerpaného média před vstupním průřezem čerpadla
ρ = hustota čerpaného média před vstupním průřezem čerpadla
g = místní gravitační zrychlení
z e = geodetický výškový rozdíl mezi vtokovým průřezem systému a referenční úrovní; záporné znaménko platí, pokud je referenční hladina nad hladinou kapaliny
H v = velikost ztráty vyplývající z tlakové ztráty v systému na straně sáníReferenčním bodem pro hodnotu NPSH je střed oběžného kola, tj. průsečík osy hřídele čerpadla s rovinou k ní kolmou přes vnější body náběžné hrany lopatky.Pracovním bodem odstředivého čerpadla může být pouze nepřetržitý pracovní bod, pokud pro tento bod platí následující:NPSH rostlina & gt; NPSH čerpadlo + bezpečnostní příplatek
To znamená, že místní tlak vzduchu p
b je vyšší než součet kladné čisté sací výšky HH a tlaku par p
v; vstupní tlak tedy již není potřeba. Tato korelace je založena na drastickém snížení tlaku par studené vody. V praxi to znamená:Čerpadla, která pracují se záporným minimálním vstupním tlakem H
erf , jsou schopna generovat sací zdvih (nikoli samonasávací).Sací výkon je přibližně roven úrovni záporného minimálního vstupního tlaku mínus 1m bezpečnostní faktor.Vzhledem k tomu, že čerpadla, která se obvykle používají ve spojení s technickými zařízeními budov, nemají žádné samonasávací vlastnosti, musí být pro provoz sacího zdvihu splněny následující podmínky:
- Odvětrání potrubí na sací straně včetně čerpadla před uvedením do provozu.
- Zamezení vnikání vzduchu během provozu čerpadla (ventilace vede k selhání sací schopnosti).
- Zabránění odvodnění sacích trubek na stojanu čerpadla poskytnutím a instalací patního ventilu. (Nebezpečí úniku částicemi nečistot)
Závislost na zpětných ventilech v tlakovém potrubí není dostatečná, protože vzduch může být unášen přes hřídelovou ucpávku (mechanická ucpávka nebo ucpávka) na stojanu čerpadla.Vzhledem ke svým konstrukčním vlastnostem je sací výkon čerpadel, která nejsou samonasávací, obecně omezen na rozsah max. 2 až 4 m. Vyšší sací výšky (max. 8 až 9 m) a samonasávací provoz vyžadují použití speciálních čerpadel.
Sací potrubí čerpadla je odvzdušněné bez dalších externích sacích zařízení.Odstředivá čerpadla bez vnějšího nebo vnitřního sacího zařízení mohou být samonasávací, pokud je čerpadlo naplněno vodou před vlastním procesem čerpání. U těchto typů čerpadel zpětný ventil znamená, že kapalina zůstává po vypnutí čerpadla ve skříni.Konstrukce nezbytná pro samonasávání ovlivňuje účinnost čerpadla.
Ty vznikají, když statický tlak v kapalině klesne pod tlak par související s příslušnou teplotou. Pokud pak statický tlak opět stoupne nad tlak páry, viděno ve směru proudění, bublinky páry náhle kondenzují.Kavitace může vést k předčasnému opotřebení materiálu a také k emisím hluku. Proto je třeba se kavitaci pokud možno vyhnout.
Silná závislost na otáčkách čerpadla je obecně rozpoznatelná. Pokud design zůstane nezměněn, odpovídá to:Vysoká rychlost – & gt; Vysoký přídržný tlak
Nízká rychlost – & gt; Nízký přídržný tlakAby byly zohledněny případné nejistoty v návrhu pracovního bodu, je nutné tyto hodnoty při výběru čerpadla zvýšit o bezpečnostní rezervu 0,5 m.Pro výšku přídržného tlaku HH je měřením stanoveno, že při výšce přídržného tlaku HH je přípustná minimální kavitace, která:
- Dopravní výška čerpadla ve jmenovitém bodě snížena o 3 %
- Neumožňuje žádné zničení materiálu, které by narušilo funkci a životnost.
Vzhledem k přípustné kavitaci se stále mohou vyskytovat kavitační zvuky, z nichž některé jsou vnímány jako obtěžující.Pro eliminaci zbytkové kavitace je nutné k vypočtené minimální výšce vtoku připočítat přídavek cca + 1 až + 5 m. Tento přídavek závisí na otáčkách a provozním bodu čerpadla.
Tlak par čerpané kapaliny má významný vliv na kavitační chování a tím i hodnotu NPSH systému.Tlak par je jednou z nejdůležitějších vlastností kapalin pro výběr čerpadel a závisí na teplotě kapaliny.
Pro bezporuchový provoz vyžadují čerpadla statický minimální tlak na vstupní straně, který je také obecně označován jako statická minimální výška vstupního tlaku.Při průtoku čerpadlem se tento tlak na sací straně snižuje v důsledku změny rychlosti čerpaného média v sacím tělese a v oběžném kole čerpadla. Kritickým bodem je vstup oběžného kola. Pokud je tlaková ztráta tak vysoká, že klesne pod tlak par kapaliny, tvoří se páry bubliny.Další průtok oběžným kolem vede k nárůstu hydraulického tlaku v oběžném kole. V oblasti vyššího tlaku se bublinky páry hroutí jako imploze, což má za následek destrukci materiálu v těchto místech. Tento proces, známý jako kavitace, lze akusticky rozpoznat podle praskavých zvuků, které se zesilují se zvyšující se kavitací.Rychlost dodávky je také narušena, protože čerpadlo nyní dodává směs vody a plynu. Proto je nutné udržovat minimální statický vstupní tlak u sacího otvoru čerpadla, aby se zabránilo kavitaci.Velikost tohoto požadovaného tlaku závisí na:
- teplota čerpaného média
- Požadovaný statický minimální vstupní tlak podle provozního bodu čerpadla.
Požadovaná čistá kladná sací výška (vyžaduje se HH nebo NPSH) se vztahuje konkrétně k čerpadlu a je obvykle uvedena výrobci čerpadel jako křivka NPSH ve výkonovém diagramu čerpadla.Obecně existuje silná korelace s rychlostí čerpadla. Pro konstantní typy čerpadel platí následující:
- Vysoká rychlost – & gt; Vysoké požadavky na NPSH
- Nízká rychlost – & gt; Požadováno nízké NPSH
Doporučuje se zvýšit tyto hodnoty o bezpečnostní rezervu 0,5 m (1,6 ft), aby se kompenzovaly možné odchylky ve výpočtu pracovního bodu při výběru čerpadla. Obecné normy umožňují minimální stupeň kavitace pro konkrétní požadavek NPSH:
- snižuje dopravní výšku v provozním bodě o 3 % nebo méně
- nevede k výraznému zhoršení, snížení výkonu nebo zkrácení životnosti
Takové přijatelné hodnoty kavitace však mohou vést k nepřípustnému hluku.Aby byl zajištěn optimální výkon, je běžnou praxí vypočítat dostupný výpočet NPSH s bezpečnostní rezervou přibližně +1 až +5 m (+3 až +15 stop), v závislosti na rychlosti a provozním bodu čerpadla.
