NPSH

Die Netto Positiewe Suighoogte (of NPSH) van 'n pomp is die minimum inlaatdruk benodig om pompkavitasie te verhoed. Pompkavitasie gebeur wanneer die druk in die pompimpeller in so 'n mate val dat die vloeistof begin om te verdamp. Wanneer die druk weer toeneem, word die damp weer 'n vloeistof en beskadig op so 'n manier die pompimpeller. Dus is die benodigde NPSH (NPSH_R) die minimum hoogte wat benodig word om seker te maak dat die vloeier in vloeistoffase bly en nie begin verdamp nie.

Die benodigde NPSH (NPSH_R) word van die pompkurwe verkry.

Die beskikbare NPSH (NPSH_A) word soos volg bereken:

${\displaystyle NPSH_{A}=P_{in}-P_{in}^{*}}$

Waar:

• ${\displaystyle P_{in}}$ = absolute druk by die pomp se inlaat
• ${\displaystyle P_{in}}$ = Absolute druk in tenk + hoogte van tenk (vlak van vloeistof) – wrywingsverlies
• ${\displaystyle P_{in}^{*}}$ = Dampdruk van vloeistof by die pomp se inlaat.

Dus:

${\displaystyle NPSH_{A}=1000\times {\frac {P_{1}-P_{eff}+\Delta P_{EL}-\Delta P_{f}}{9.81\ \rho }}=1000\times {\frac {P_{1}-P_{eff}-\Delta P_{f}}{9.81\ \rho }}+H}$

'n Tipiese konfigurasie van 'n pompinstallasie.

waar:

${\displaystyle NPSH_{A}}$ = Beskikbare NPSH in eenhede van meter.

${\displaystyle P_{1}}$ = Absolute druk in tenk opstroom van pomp in kPa(a).

${\displaystyle P_{eff}}$ = Effektiewe dampdruk van die vloeistof by die temperatuur in die tenk in kPa(a). Vir water, gebruik stoomtabelle.

${\displaystyle \Delta P_{EL}=P_{eind}-P_{begin}}$ = Drukverhoging a.g.v. die hoogte van die vloeistof in kPa.

${\displaystyle \Delta P_{f}}$ = Drukverlies in pyp tussen die drom en die pomp in kPa a.g.v. vloeiweerstand.

${\displaystyle \rho }$ = Digtheid van die vloeistof (kg/m³).

${\displaystyle g}$ = Swaartekragversnelling = 9.81 m/s²

${\displaystyle H}$ = Hoogteverskil tussen vlak in drom en pomp suiging in meter.

Let daarop dat indien die vloeistof by sy kookpunt is, kanselleer ${\displaystyle P_{1}}$ en ${\displaystyle \Delta P_{eff}}$ uit (indien)

Drukprofiel deur 'n pomp. Dit wys dat die druk eers val a.g.v. die drukval deur die oog van die pompimpeller en die drukvermindering a.g.v. die versnelling van die vloeier volgens die Bernoulli-beginsel.

NPSH kan nooit negatief wees nie, want dan is die vloeier in 'n dampfase. Dit hang egter van die verwysingspunt af. Daar is pompe waar 'n negatiewe NPSH_R gespesifiseer word. Dit is gewoonlik die geval by vertikale multistadium pompe waar die pompsuiging aan die onderkant van die pomp is. Dus, alhoewel die NPSA_A aan die bokant van die pomp negatief is, sal dit positief wees by die pompinlaat wat laer is. Dus hang dit van die verwysingspunt af.

Voorbeeld

Bereken NPSH_A vir die volgende sisteem:

Inligting:

• Atmosferiese druk is 81 kPa
• P₁, die druk in die tenk, is 20 kPa(g)
• Die vloeistof in die tenk is water
• Die temperatuur van die water is 100 °C
• Wrywingsverliese in die pyp van die tenk na die pomp, ΔP_f = 2 kPa
• Die hoogte van die vlak in die tenk tot die grond is 5.5 meter en die pomp-as is 0.5 meter van die grond

Berekeninge:

Die SG van water by 100 °C is 958.4 kg/m³.^[1] Dus is die SG 958.4/1000 = 0.9584

P₁ is die absolute druk van die tenk en is dus 20 + 81 = 101 kPa(a)

Die dampdruk van water (P_eff) by die sisteemtemperatuur van 100 °C, is 101.325 kPa.^[2] (Dus gaan P₁ en P_eff uit kanselleer.)

${\displaystyle \Delta P_{EL}=\rho gh=\rho g(h_{2}-h_{1})=958.4\times 9.81\times (0.5-5.5)=-47010\ Pa\times {\frac {1\ kPa}{1000\ Pa}}=-47\ kPa}$

Dus is:

${\displaystyle NPSH_{A}={\frac {P_{1}-P_{eff}-\Delta P_{EL}-\Delta P_{f}}{9.81\ SG}}={\frac {101-101-(-47)-2}{9.81\times 0.9584}}=4.79\ m}$

Pompsisteem waar watervlak onder die pomp lê

'n Pomp kan ook vloeistof uitpomp vanuit 'n laer punt as die pomp self sonder om te kaviteer, mits die vloeistof ver van sy dampdruk is.

Daar bestaan sisteme waar 'n sentrifugale pomp water uitpomp vanuit 'n punt laer as die pomp self. Kan dit werk? ΔP_EL gaan dus 'n positiewe waarde hê en gaan die NPSH_A verminder. Hoekom gaan die pomp nie kaviteer nie?

Die rede hoekom dit kan werk sonder dat die pomp kaviteer is omdat die vloeistof ver van sy dampdruk is.

Veronderstel dit is water by 20 °C, dan is die dampdruk 2.338 kPa en die digtheid 998.2 kg/m³. Veronderstel die hoogteverskil tussen die pomp en die vloeistofvlak is 5 meter en die drukval in die pomp suigingslyn is 2 kPa agv wrywingsverliese, dan is:

${\displaystyle \Delta P_{EL}=\rho gh=\rho g(h_{2}-h_{1})=958.4\times 9.81\times (5-0)=47010\ Pa\times {\frac {1\ kPa}{1000\ Pa}}=47\ kPa}$

${\displaystyle NPSH_{A}={\frac {P_{1}-P_{eff}-\Delta P_{EL}-\Delta P_{f}}{9.81\ SG}}={\frac {101-2.338-(+47)-2}{9.81\times 0.9982}}=5.07\ m}$

Hierdie NPSH is dus selfs bietjie hoër as die voorbeeld hierbo waar die watervlak 5 meter bo die pomp is, maar die vloeistof by die kookpunt is.

Kyk ook

• Pypvloei

Voetnotas

1. Kyk The Engineering Toolbox: Water – Density and Specific Weight.
2. Kyk The Engineering Toolbox: Water Saturation Pressure.