泵的净正吸入压头(NPSH)计算

气蚀 最小值 称为 工作温度 杂谈

分类： 科普

3.1.1 NPSHr、NPSHa 定义及其关系

a) 泵入口处(压力最低点)单位质量液体所具有的能量(静压能和动能)与输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压头之差称为泵的净正吸入压头NPSH(Net Positive SuctionHead)，也称作泵的气蚀余量。泵的净正吸入压头分为需要的净正吸入压头(或称为净正吸入压头必需值)，标记为NPSHr(NPSHRequired)或NPSHR 和有效的净正吸入压头(或称为净正吸入压头有效值)，标记为NPSHa(NPSHAvailable)或NPSHA。

b) 为保证泵正常运转而不发生气蚀，净正吸入压头必须大于某一指定最小值，该最小值称为泵需要的净正吸入压力(NPSHr)。NPSHr 与泵的类型和结构设计有关，并随泵的转速和流量而变，NPSHr越小，泵抗气蚀能力越强。NPSHr 一般由泵制造厂测定提供。NPSHr 的测定条件是按输送20℃时的清水。若无泵制造厂提供的NPSHr 或泵送流体不同于NPSHr 的测定条件，可按本规定3.1.2 中的公式进行计算或校正。

c) 在给定了装置的设备、管道配置之后，泵吸入系统给予泵的净正吸入压头称为泵系统有效的净正吸入压头(NPSHa)，NPSHa 只与装置系统有关而与泵本身特性无关。

d) 为保证泵能正常运转而不发生气蚀，必须使NPSHa＞NPSHr，而一般情况下至少要大0.3m，对于有些输送条件(如输送近似沸点的液体)则应NPSHa≥1.3NPSHr。

3.1.2 NPSHr 的计算和校正

a)NPSHr的计算

应尽量采用泵制造厂给出的NPSHr，当无泵制造厂提供的NPSHr 时，可按式(3.1-1)进行估算：

 

式中：NPSHr——泵需要的净正吸入压头，m；

N——泵的转速，r/min；

V_d——泵的设计流量，m³/min；

S——泵吸入比转速，(m³/min)·(m)·(r)。

一般离心泵，不管比转速多大，吸入比转速均可用1200，则式(3.1-1)可简化为：

NPSHr =7.84×10⁻⁵·n^4/3·V d ^2/3              (3.1-2)

特殊设计的泵，如高速度及NPSHa 不能取得很大时，叶轮要进行特殊设计，其S 值实际可达到1500～1600，计算NPSHr 时应予考虑。

b)NPSHr的校正

1) 当泵输送的流体不同于20℃的清水时，NPSHr 应按式(3.1-3)进行校正：

NPSHr =φ·NPSHγω

式中：φ——相对于水的需要净正吸入压头的修正系数；

NPSHrw——输送20℃清水时需要的净正吸入压头(即泵制造厂所提供的NPSHr)，m。

2) 输送牛顿型流体中的油、药液等粘性和腐蚀性液体、非牛顿型流体的固体颗粒均匀分布于液体中的泥浆，以及分布不均匀但其流动可近似看作是牛顿型流体和非牛顿型流体的简单组合而成的两相流纸浆等，与输送清水相比，具有明显地不易引起气蚀的趋势，但其热力学性质还没完全掌握，φ值难以确定且又小于1，NPSHr 可以不校正，把它作为外加的安全因素。

3) 输送热水或非粘性液态烃(粘度比水小)时，泵可以在比输送20℃清水时需要的净正吸入压头小的情况下运行。图3.1-1 为估算输送非粘性液态烃时泵的NPSHr 修正图，根据输送温度下液态烃的相对密度与饱和蒸气压查得φ值，从而求出输送非粘性液态烃时的NPSHr。当输送温度下烃的蒸气压低于100kPa 时，φ值等于1。

 

3.1.3 NPSHa 的计算及有关参数的选择

3.1.3.1 离心泵的NPSHa 计算

离心泵的NPSHa 可按式(3.1-4)进行计算：

 

式中：

NPSHa——泵有效的净正吸入压头，m；

P₁——泵吸入侧容器最低正常工作压力，kPa；

P_v——泵进口条件下液体饱和蒸气压，kPa；

H₁——从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时H1 取“+”，吸上时H1 取“－”，m 注；

ΔP₁——从吸入容器出口至泵吸入口之间的正常流量下管道摩擦压力降(包括管件、阀门等)，kPa；

ΔP_e1——正常流量下泵吸入管道上设备压力降之和(包括设备管口压力降)，kPa；

γ——泵进口条件下液体的相对密度；

K——泵流量安全系数，为泵的设计流量与正常流量之比。

3.1.3.2 往复泵的NPSHa 计算

往复泵的NPSHa，可按式(3.1-5)进行计算

 

式中：

H1_acc——往复泵吸入管线加速度损失(其计算见式3.1-6)，m 液柱；

K_acc——往复泵脉冲损失系数。

其余符号意义同式