Centrifugaalpomp kavitatie index (NPSH systeem)
Beschrijving
Bereken de beschikbare NPSHa voor een centrifugaalpomp op basis van de complete hydraulica van de zuigleiding, inclusief Darcy Weisbach wrijvingsverliezen, appendages, opstelhoogte en dampdruk. Toets aan de vereiste NPSHr van de pomp.
Invoer velden
Resultaten
Deze tool berekent de NPSHa (Net Positive Suction Head available) voor een centrifugaalpomp. De NPSHa is de beschikbare opvoerhoogte boven de dampdruk aan de pompinlaat en is afhankelijk van de atmosferische druk, de opstelhoogte, de dampdruk van het medium en de wrijvingsverliezen in de zuigleiding. De tool rekent de zuigleiding volledig door met Darcy Weisbach, inclusief appendages via een zeta waarde. Een te lage NPSHa ten opzichte van de vereiste NPSHr van de pomp leidt tot kavitatie met schade aan de waaier tot gevolg.
Vul het debiet in m³/h of l/s, de diameters en lengtes van de zuigleiding, de opstelhoogte (negatief bij zuigbedrijf, positief bij toeloopbedrijf), de watertemperatuur en de NPSHr van de pomp. De tool waarschuwt bij een te hoge zuigsnelheid (richtlijn 1,0 tot 2,0 m/s) en bij een te krappe procentuele marge (minimaal 30% boven NPSHr aanbevolen voor kritische processen). De dichtheid en dampdruk worden automatisch bepaald op basis van de watertemperatuur.
Formulas:
-
h_rho = if(water_temp == '10', 999.7, if(water_temp == '20', 998.2, if(water_temp == '40', 992.2, if(water_temp == '60', 983.2, if(water_temp == '80', 971.8, rho_custom)))))
-
h_p_damp = if(water_temp == '10', 1228, if(water_temp == '20', 2338, if(water_temp == '40', 7384, if(water_temp == '60', 19940, if(water_temp == '80', 47390, p_damp_custom)))))
-
h_ruwheid_mm = if(ruwheid_preset == 'glad', 0.007, if(ruwheid_preset == 'staal_nieuw', 0.046, if(ruwheid_preset == 'staal_verouderd', 0.5, ruwheid_custom)))
-
h_Q_m3s = if(debiet_eenheid == 'm3h', Q / 3600, Q / 1000)
-
h_A = if(d_zuig > 0, 3.14159 * (d_zuig / 2000) * (d_zuig / 2000), 0)
-
h_v_zuig = if(h_A > 0, round(h_Q_m3s / h_A, 3), 0)
-
h_Re = if(d_zuig > 0, round(h_v_zuig * d_zuig / 1000 / 0.000001004, 0), 0)
-
h_log_term = if(d_zuig > 0, if(h_Re > 0, ln(h_ruwheid_mm / (3.7 * d_zuig) + 5.74 / exp(0.9 * ln(h_Re))) / 2.302585, 0), 0)
-
h_lambda = if(h_Re < 2300, if(h_Re > 0, round(64 / h_Re, 4), 0), if(h_Re >= 2300, if(h_log_term != 0, round(0.25 / (h_log_term * h_log_term), 4), 0), 0))
-
h_dP_wrijving = if(d_zuig > 0, round(h_lambda * h_rho / 2 * h_v_zuig * h_v_zuig / (d_zuig / 1000) * L_zuig, 0), 0)
-
h_dP_lokaal = round(zeta * h_rho / 2 * h_v_zuig * h_v_zuig, 0)
-
h_dP_totaal = h_dP_wrijving + h_dP_lokaal
-
h_h_wrijving = if(h_rho > 0, round(h_dP_totaal / (h_rho * 9.81), 3), 0)
-
h_p_atm_m = if(h_rho > 0, round(p_atm / (h_rho * 9.81), 3), 0)
-
h_p_damp_m = if(h_rho > 0, round(h_p_damp / (h_rho * 9.81), 3), 0)
-
h_NPSHa = round(h_p_atm_m + h_z_s - h_p_damp_m - h_h_wrijving, 3)
-
h_marge = round(h_NPSHa - NPSHr, 3)
-
h_marge_pct = if(NPSHr > 0, round((h_NPSHa - NPSHr) / NPSHr * 100, 1), 0)
-
h_snelheid_ok = if(h_v_zuig > 2.0, 1, 0)
-
h_kaviteit_code = if(h_marge <= 0, 2, if(h_marge_pct < 30, 1, 0))
-
debiet = h_Q_m3s
Het ingevoerde debiet omgerekend naar m³/s voor de berekening. -
zuigsnelheid = h_v_zuig
De gemiddelde stroomsnelheid in de zuigleiding. Richtlijn: 1,0 tot 2,0 m/s voor optimale instroomcondities. -
wrijvingsverlies = h_h_wrijving
Het totale wrijvingsverlies in de zuigleiding uitgedrukt in meters opvoerhoogte. Som van Darcy Weisbach en lokale weerstanden. -
druk_atm_m = h_p_atm_m
De atmosferische druk uitgedrukt in meters opvoerhoogte. Op zeeniveau circa 10,3 mWK. -
dampdruk_m = h_p_damp_m
De dampdruk van het medium uitgedrukt in meters opvoerhoogte. Bij water van 20°C circa 0,24 m. Bij 80°C circa 4,97 m. -
NPSHa = h_NPSHa
De beschikbare NPSH. Formule: NPSHa = p_atm/(rho x g) + hz,s - p_damp/(rho x g) - h_f. Moet hoger zijn dan NPSHr. -
marge = h_marge
Het verschil tussen NPSHa en NPSHr. Positief is voldoende marge. Negatief betekent kavitatie. -
marge_pct = h_marge_pct
De procentuele marge bovenop de NPSHr. Voor kritische processen wordt minimaal 30% aanbevolen. -
kavitatierisico = if(h_kaviteit_code == 2, 'Kritiek: NPSHa is lager dan NPSHr. Er treedt kavitatie op. Vergroot de leidingdiameter, verklein het debiet, verlaag de opstelhoogte of kies een pomp met lagere NPSHr.', if(h_kaviteit_code == 1, 'Waarschuwing: de procentuele marge is kleiner dan 30%. Voor kritische processen wordt minimaal 30% aanbevolen om prestatieverlies te voorkomen.', 'Veilig: de beschikbare NPSHa is voldoende boven de vereiste NPSHr.'))
Het kavitatierisico wordt bepaald door zowel de absolute marge als de procentuele marge. -
waarschuwing_snelheid = 'Let op: de zuigsnelheid is hoger dan de richtlijn van 1,0 tot 2,0 m/s. Dit veroorzaakt overmatige turbulentie en hoge wrijvingsverliezen. Overweeg de diameter van de zuigleiding te vergroten.'
Volgens het Hydraulic Institute mag de stroomsnelheid in een pompzuigleiding niet hoger zijn dan 1,5 tot 2,0 m/s.
Berekening informatie
Meer over werktuigbouwkunde
Ontdek meer tools gerelateerd aan werktuigbouwkunde