NPSH-Rechner – verfügbare Netto-Zulaufhöhe

Der NPSH beschreibt, um wie viel die absolute Druckhöhe am Pumpeneintritt die Dampfdruckhöhe der Flüssigkeit übersteigt. Er zählt zu den wichtigsten Prüfgrößen zur Vermeidung von Kavitation in Kreiselpumpen und anderen Strömungspumpen. Kavitation beginnt, wenn der lokale Druck so weit sinkt, dass Dampfblasen entstehen. Diese können in Bereichen höheren Drucks zusammenbrechen und Geräusche, Schwingungen, Leistungseinbußen sowie schwere Erosion an Laufrädern und Gehäusen verursachen. In der Pumpentechnik wird zwischen verfügbarem und erforderlichem NPSH unterschieden. Der verfügbare NPSH, meist NPSHa, ergibt sich aus Rohrleitungssystem und Betriebszustand. Der erforderliche NPSH, NPSHr, wird vom Hersteller durch Versuche bei einem bestimmten Förderstrom und einer bestimmten Drehzahl ermittelt. Eine sichere Auslegung verlangt, dass der verfügbare Wert den erforderlichen mit angemessenem Abstand übersteigt. Dieser Abstand berücksichtigt Unsicherheit, transiente Vorgänge, Alterung, Temperaturänderungen und den Umstand, dass veröffentlichte erforderliche Werte einer zulässigen Förderhöhenabnahme entsprechen können, nicht völliger Kavitationsfreiheit. Der Rechner wandelt Atmosphärendruck minus Dampfdruck durch Division durch Dichte und Normfallbeschleunigung in Meter des gewählten Fluids um. Danach addiert er statische Zulaufhöhe und Geschwindigkeitshöhe und zieht die Reibungsverluste der Saugleitung ab. Die statische Höhe ist positiv, wenn die freie Flüssigkeitsoberfläche über dem Pumpenbezugspunkt liegt. Eine Saughöhe wird negativ eingegeben. Die Geschwindigkeitshöhe entspricht dem Quadrat der Geschwindigkeit geteilt durch die doppelte Normfallbeschleunigung. Alle Druckangaben müssen absolut sein. Relativdruck enthält den lokalen Atmosphärendruck nicht und darf nicht direkt mit Dampfdruck kombiniert werden. In großer Höhenlage sinkt der Atmosphärendruck und damit der NPSH. Heiße Flüssigkeiten haben einen höheren Dampfdruck, was den NPSH ebenfalls verringert. Dichtere Flüssigkeiten ergeben bei gleichem Druckunterschied eine kleinere Höhe. Höherer Förderstrom erhöht meist Rohrgeschwindigkeit und Reibungsverluste. Daher fällt NPSHa oft mit zunehmendem Förderstrom, obwohl der Geschwindigkeitshöhenterm am Eintrittsbezugsquerschnitt positiv ist. Eine zweckmäßige Saugseitenauslegung nutzt kurze, ausreichend dimensionierte Leitungen, sanfte Übergänge, saubere Siebe und möglichst wenige unnötige Armaturen und Formstücke. Hochpunkte mit Gasansammlungen werden vermieden und eine ausreichende Überdeckung verhindert Wirbel. Zu prüfen sind der ungünstigste glaubhafte Flüssigkeitsstand, die höchste Temperatur, der niedrigste Atmosphären- oder Behälterdruck und der höchste erforderliche Förderstrom. Reicht die Schwerkrafthöhe nicht aus, können eine Vorpumpe oder eine tiefere Pumpenaufstellung nötig sein. Die Gleichung beschreibt ein stationäres, inkompressibles System mit einheitlichem Bezug auf die Pumpensaugseite. Sie ersetzt kein detailliertes hydraulisches Modell für Druckbehälter, flüchtige Gemische, nichtnewtonsche Fluide, rasch wechselnden Betrieb oder Zweiphasenströmung. Prüfen Sie die Einheiten, ermitteln Sie den Dampfdruck bei der tatsächlichen Betriebstemperatur, berechnen Sie die Reibung beim Zielförderstrom, vergleichen Sie mit der NPSHr-Kurve des Herstellers und wenden Sie den Abstand gemäß Norm oder Projektspezifikation an.