دو پارامتر هد و دبی اصلیترین فاکتورهای انتخاب پمپهای سانتریفیوژ محسوب میشوند. به عبارتی با داشتن دو مقدار هد لازم و دبی موردنیاز ساختمان میتوان پمپ آب مناسب را انتخاب کرد. اما با وجود این، پارامتر دیگری با نام NPSH تعریف شده است که در انتخاب پمپ تاثیر زیادی دارد؛ چرا که بررسی این پارامتر عملکرد صحیح پمپ را تضمین میکند.
هد مکش خالص مثبت پمپ یا NPSH دو وجه دارد که یکی از آنها به سازنده پمپ و دیگری به سیستم پمپاژ ارتباط دارد. در صورتی که پمپی با NPSH موردنیاز (سازنده) کمتر از NPSH موجود (سیستم پمپاژ) انتخاب شود و به همراه آن فاکتورهای هد و دبی نیز لحاظ شود، میتوان از انتخاب صحیح پمپ اطمینان حاصل کرد. در ادامه به معرفی کامل این پارامتر، ارتباط آن با کاویتاسیون و همچنین فرمول محاسبه آن پرداخته خواهد شد.
NPSH پمپ چیست؟
هد مکش خالص مثبت یا NPSH یک پارامتر مهم در پمپها محسوب میشود. در قسمت مکش پمپ و ورود سیال به چشمی پروانه، فشار سیال باید از یک مقدار مشخص بیشتر باشد. زمانی که فشار سیال کمتر از فشار بخار آن در دمای پمپاژ شود، مقداری از سیال بخار شده و تشکیل حبابهایی میدهد و در پی آن پدیده مخرب کاویتاسیون اتفاق میافتد.
به عبارتی NPSH مقدار هد یا تراز انرژی است که سیال باید داشته باشد تا در حالت فاز مایع باقی بماند و به فاز بخار تبدیل نشود. واحد اندازهگیری هد مکش خالص مثبت در سیستم SI متر است.
برای درک بهتر عملکرد پمپ و جلوگیری از کاویتاسیون، باید این پارامتر را از دو دیدگاه مختلف بررسی کنیم: یکی انرژی موجود در سیستم لولهکشی و دیگری انرژیِ مورد نیاز خود پمپ. بر همین اساس، پارامتر NPSH به دو دسته اصلی زیر تقسیم میشود:
هد مکش موجود در سیستم (NPSHa)
عبارت NPSHa نشاندهنده هد مکش خالص مثبت موجود است. این پارامتر به طراحی سیستم پمپاژ شما بستگی دارد و مقدار فشار واقعی و انرژی سیال را در دهانه ورودی پمپ (مکش) نشان میدهد.
هد مکش مورد نیاز پمپ (NPSHr)
عبارت NPSHr نشاندهنده هد مکش خالص مثبت مورد نیاز است. این وجه از NPSH کاملا به طراحی داخلی خود پمپ بستگی دارد و مقدار آن توسط شرکت سازنده پمپ مشخص میشود. به عبارتی، NPSHr حداقل مقدار سطح انرژی و هد مکشی است که پمپ برای عملکرد صحیح و جلوگیری از وقوع کاویتاسیون به آن نیاز دارد.
چرا پارامتر NPSH در پمپها مهم است؟
مقدار هد مکش خالص مثبت (NPSH) به دلیل تاثیری که در نشاندادن عملکرد صحیح پمپ و اتفاق نیفتادن کاویتاسیون در پمپ دارد، حائز اهمیت است.
همانطور که در قسمت قبل توضیح داده شد هد مکش خالص مثبت پمپ دو وجه NPSHa و NPSHr دارد. برای اطمینان از بیشتربودن فشار سیال در مکش پمپ از فشار بخار همان سیال در دمای پمپاژ، لازم است که مقدار NPSHa از NPSHr بزرگتر باشد. بنابراین میتوان گفت پارامتر NPSH یک فاکتور مهم در انتخاب پمپ محسوب میشود.
NPSHa > NPSHr
محاسبه NPSH پمپ
همانطور که گفته شد یک هد مکش خالص مثبت توسط شرکت سازنده ارائه میشود که نسبت به دبی متغیر است و یک هد مکش خالص مثبت مربوط به سیستم پمپاژ سیال میشود. در زیر فرمول محاسبه NPSH موجود در سیستم پمپاژ آورده شده است:
در فرمول فوق، Psuction مقدار فشار سیال در دهانه مکش پمپ است و Pvap فشار بخار سیال در دمای پمپاژ است. مقدار فشار مکش خود به چند عامل بستگی دارد؛ فشار اتمسفر، فشار خارجی وارد به سیال، فشار استاتیک و افت هد فشاری. برای درک بهتر محاسبه NPSH و عوامل دخیل در آن یک مثال عینی در ادامه آورده شد است.
مثالی از محاسبه هد خالص مثبت در دهانه مکش
یک پمپ آب سانتریفیوژ را فرض کنید و یک مخزن تحت فشار با فشار داخلی 0.5 کیلوگرم بر سانتیمترمربع که 1 متر بالاتر از آن قرار گرفته است. دمای آب در هنگام پمپاژ را 30 درجه و مقدار افت هد اصطکاکی در مسیر مخزن تا مکش پمپ را 2 متر آب فرض کنید. مقدار NPSH موجود در این سیستم پمپاژ بصورت زیر محاسبه میشود:
راه حل جلوگیری از کاویتاسیون از منظر NPSH
برای اطمینان از عدم بروز کاویتاسیون در پمپ همواره باید هد مکش مثبت خالص موجود بیشتر از هد مکش مثبت خالص مورد نیاز باشد. در صورتی که خلاف آن باشد دو راه وجود دارد:
- کاهش NPSH مورد نیاز
- افزایش NPSH موجود
راههای کاهش NPSHr پمپ
- افزایش سطح چشمی پروانه
- استفاده از پروانه دو مکشه
- استفاده از یک پمپ با سرعت کمتر
- استفاده از پمپهای با دبی پایینتر
- استفاده از یک بوستر پمپ
راههای افزایش NPSHa پمپ
- افزایش فشار خارجی
- افزایش ارتفاع سطح سیال مخزن نسبت به تراز مبدا
- کاهش افت هد مسیر (اصطکاکی و موضعی)
- کاهش فشار بخار سیال
جمعبندی; تضمین سلامت پمپ با کنترل هد مکش
NPSH پمپ یا هد مکش مثبت خالص پمپ یک پارامتر کلیدی در طراحی و بهرهبرداری از سیستمهای پمپاژ است. انتخاب صحیح پمپ و اطمینان از NPSH کافی در سیستم، باعث افزایش راندمان، کاهش هزینهها و افزایش عمر مفید پمپ میشود. این پارامتر از جهت اینکه به پدیده کاویتاسیون وابسته است، اهمیت دارد. در این مقاله سعی شد به معرفی آن همراه با مثال عینی پرداخته شود و بطور ساده درباره آن توضیح داده شود تا مخاطبان عزیز بتوانند درک راحتی نسبت به آن داشته باشند.
NPSH پمپ چیست؟
هد مکش خالص مثبت یا NPSH یک پارامتر مهم در پمپهای محسوب میشود که مقدار فشار قسمت مکش مورد نیاز پمپ را برای جلوگیری از پدیده کاویتاسیون نشان میدهد.
چند NPSH تعریف میشود؟
دو نوع NPSH تعریف میشوند، مقدار NPSH مورد نیاز که توسط شرکت سازنده پمپ تعیین میشود و به طراحی خود پمپ بستگی دارد. مقدار NPSH موجود که مقدار فشار ورودی مکش پمپ را نشان میدهد و به فشار بخار و فشار اتمسفر بستگی دارد.
اهمیت استفاده از NPSH در پمپ چیست؟
علت تعریف NPSH از آن جهت است که میتوان با محاسبه NPSHa و مقایسه آن با NPSHr و رعایت ارتفاع محل نصب پمپ، کنترل افت فشار اصطکاکی مسیر و... از بروز کاویتاسیون در پمپ جلوگیری کرد.
چطور میتوان مقدار NPSHr را کاهش داد؟
افزایش سطح چشمی پروانه، استفاده از پروانه دو مکشه، استفاده از یک پمپ با سرعت کمتر، استفاده از پمپهای با دبی پایینتر، استفاده از یک بوستر پمپ تعدادی از راههای کاهش NPSH مورد نیاز پمپ است.
در صورتی که NPSHa از مقدار NPSHr که شرکت سازنده تعیین کرده کمتر باشد چه راهکاری وجود دارد؟
با تغییر جایگاه سطح مخزن در تراز بالاتری نسبت به مبدا، کاهش افت هد اصطکاکی (کاهش طول مسیر و اتصالات)، افزایش فشار خارجی وارد به مخزن و کاهش فشار بخار سیال (کاهش دمای پمپاژ سیال) میتوان NPSHa را افزایش داد و از کاویتاسیون جلوگیری کرد.