Введение
Количество в гидравлической цепи – чистый положительный напор на всасывании
net positive suction head
В гидравлической цепи чистый положительный напор на всасывании (NPSH) может относиться к одной из двух величин при анализе кавитации:
Доступный NPSH (NPSHA): показатель того, насколько близка жидкость в данной точке к испарению и, следовательно, к кавитации. Технически это абсолютный напор минус давление насыщенного пара жидкости. Требуемый NPSH (NPSHR): напор, необходимый на стороне всасывания (например, на входе насоса) для предотвращения кавитации (указывается производителем). NPSH особенно важен для центробежных насосов и турбин, которые являются наиболее уязвимыми к кавитации компонентами гидравлической системы. При возникновении кавитации коэффициент сопротивления лопаток рабочего колеса резко возрастает, что может привести к полной остановке потока, а длительное воздействие может повредить рабочее колесо.
The Available NPSH (NPSHA): a measure of how close the fluid at a given point is to flashing, and so to cavitation. Technically it is the absolute pressure head minus the vapour pressure of the liquid. The Required NPSH (NPSHR): the head value at the suction side (e. g. the inlet of a pump) required to keep the fluid away from cavitating (provided by the manufacturer). NPSH is particularly relevant inside centrifugal pumps and turbines, which are parts of a hydraulic system that are most vulnerable to cavitation. If cavitation occurs, the drag coefficient of the impeller vanes will increase drastically—possibly stopping flow altogether—and prolonged exposure will damage the impeller.
Учитывания по проектированию NPSH
Давление пара сильно зависит от температуры, и, следовательно, NPSHR и NPSHA также будут сильно зависеть от температуры. Центробежные насосы особенно уязвимы, особенно при перекачивании нагретых растворов вблизи давления насыщенного пара. Насосы вытеснительного типа менее подвержены кавитации, поскольку они лучше способны перекачивать двухфазный поток (смесь газа и жидкости), однако, производительность насоса снижается из-за того, что газ вытесняет непропорционально большой объем жидкости. Для перекачки жидкостей с высокой температурой центробежным насосом, когда жидкость близка к точке кипения, требуется тщательное проектирование. Резкое схлопывание кавитационных пузырей создает ударную волну, которая может разрушать внутренние компоненты насоса (обычно переднюю кромку рабочего колеса) и вызывать шум, часто описываемый как "перекачивание гравия". Кроме того, неизбежное увеличение вибрации может привести к другим механическим неисправностям насоса и сопутствующего оборудования.
Отношение к другим параметрам кавитации
NPSH фигурирует во многих других параметрах, связанных с кавитацией. Коэффициент всасывания является безразмерной величиной, характеризующей NPSH:
где ω – угловая скорость (в рад/с) вала турбомашины, а D – диаметр рабочего колеса турбомашины. Число кавитации Тома определяется как:
где H – напор турбомашины.