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Update:  01.08.2017

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NPSH Wert einer Pumpenanlage

NPSH Wert Allgemein

Der auf den Flüssigkeitsspiegel wirkende Luftdruck, müsste die Pumpe in die Lage versetzen, Wasser aus einer Tiefe von ca. 10 m Tiefe zu fördern. Die tatsächliche erreichbare geodätische Saughöhe ist jedoch erheblich kleiner, aus folgenden Gründen:
Dampfdruck - Flüssigkeiten verdampfen, wenn der von der Temperatur abhängige Dampfdruck pD erreicht wird. An der höchsten Stelle der angesaugten Flüssigkeitssäule kann der Druck nur auf diesen Wert absinken (siehe Dampfdruckwerte).
Strömungsverluste - In der Saugleitung entstehen Verluste H vs durch die Geschwindigkeitserzeugung, Flüssigkeitsreibung, Richtungs- und Querschnittsänderungen.
NPSH Wert - Beim Eintritt der Flüssigkeit in die Schaufelkanäle wird ein weiterer Druckhöhenverlust verursacht. Zur Vermeidung von Dampfbildung muss die Gesamtenergiehöhe im Eintrittsquerschnitt der Pumpe größer sein als die Dampfdruckhöhe des Mediums. Dieser Energieunterschied wird als NPSH Wert bezeichnet (Net Positiv Suction Head) und ist identisch mit dem früheren Begriff Haltedruckhöhe.
Statischer Druck im Behälter - Bei offenen Behältern ist für ps = 0 einzusetzen, da hier nur der Luftdruck wirkt. Bei geschlossenen Behältern ist die absolute Druckhöhe im Behälter anzusetzen (ps + pL). Überdruck ist mit plus (+) zu berücksichtigen und Unterdruck mit minus (-).
Erforderlicher NPSH Wert der Pumpe - Der NPSH Wert der Pumpe ist aus den Unterlagen des Herstellers zu entnehmen. Der Wert nimmt mit steigendem Volumenstrom stark zu sowie mit steigender Drehzahl. Der NPSH der Pumpe sollte mindestens 0,5 m geringer sein als der NPSH Wert der Anlage (siehe folgende Formeln).
Luftdruck - Bei Aufstellorten in größeren Höhe ist der geringere Luftdruck (siehe Tabelle unten) zu berücksichtigen, da dieser erhebliche Auswirkungen auf die Saugfähigkeit hat.

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NPSH Wert der Anlage bei Saugbetrieb

Oberer Flüssigkeitsspiegel des Behälters ist tiefer als die Mitte der Pumpenwelle.

NPSH-Wert Saugbetrieb Formel Pumpe Saugbetrieb
NPSH A = NPSH Wert der Anlage (m)
p s = Überdruck im Behälter (Pa)   (1
p L = Luftdruck am Aufstellungsort (Pa)
p D = Dampfdruck des Mediums (Pa)
ρ = Dichte (kg/m³) 
g = Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²) 
v E = Strömungsgeschwindigkeit im Behälter (m/s) - vernachlässigbar
H VS = Verlust in der Saugleitung durch Reibung, Armaturen (m)   (2
H S geo = geodätische Saughöhe (m)

(1 bei offenem Behälter p s = 0.
(2 H VS = p VS / ( ρ * g )  //  p VS Druckverlust Saugleitung (Pa)

Berechnungsprogramm für NPSH Wert

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NPSH Wert der Anlage bei Zulaufbetrieb

Oberer Flüssigkeitsspiegel des Behälters ist höher als die Mitte der Pumpenwelle.

NPSH-Wert Zulaufbetrieb Formel Pumpe Zulaufbetrieb
NPSH A = NPSH Wert der Anlage (m)
p s = Überdruck im Behälter (Pa) (1
p L = Luftdruck am Aufstellungsort (Pa)
p D = Dampfdruck des Mediums (Pa)
ρ = Dichte (kg/m³) 
g = Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²) 
v E = Strömungsgeschwindigkeit im Behälter (m/s) - vernachlässigbar
H VS = Verlust in der Saugleitung durch Reibung, Armaturen (m)   (2
H Z geo = geodätische Zulaufhöhe (m)

(1 bei offenem Behälter p s = 0.
(2 H VS = p VS / ( ρ * g )  //  p VS Druckverlust Saugleitung (Pa)

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NPSH Auslegungswert der Anlage

Der NPSH Wert der Anlage sollte mindestens 0,5 m höher sein als der NPSH Werte der Pumpe.

NPSH Auslegungswert Formel
NPSH Anlage = Anlagenwert sieh obige Formel (m)
NPSH Pumpe = Pumpenwert siehe Pumpendaten (m)
0,5 m = Sicherheitszuschlag 
NPSH Anlage = Anlagenwert sieh obige Formel (m)
NPSH Pumpe = Pumpenwert siehe Pumpendaten (m)
0,5 m = Sicherheitszuschlag 

Max. theoretische Saughöhe einer Pumpe

Die maximale Saughöhe einer Pumpe ist hauptsächlich von dem Luftdruck am Aufstellungsort und dem Dampfdruck des Mediums abhängig.

Saughöhe Formel
H saug = Theoretische max. Saughöhe (m)
p s = Überdruck im Behälter (Pa)
p L = Luftdruck am Aufstellungsort (Pa)
p D = Dampfdruck des Mediums (Pa)
ρ = Dichte (kg/m³) 
g = Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²) 
H VS = Verlust in der Saugleitung durch Reibung, Armaturen (m)  
H VS = p VS / ( ρ * g )  //  p VS Druckverlust Saugleitung (Pa)
H saug = Theoretische max. Saughöhe (m)
p s = Überdruck im Behälter (Pa)
p L = Luftdruck am Aufstellungsort (Pa)
p D = Dampfdruck des Mediums (Pa)
ρ = Dichte (kg/m³) 
g = Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²) 
H VS = Verlust in der Saugleitung durch Reibung, Armaturen (m)  
H VS = p VS / ( ρ * g )  //  p VS Druckverlust Saugleitung (Pa)
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Stoffwerte

Dampfdruck und Dichte von Wasser in Abhängigkeit der Temperatur

Temperatur (°C) Dampfdruck (Pa) Dichte (kg/m³)
4 810 1000
10 1230 999
20 2340 998
30 4240 996
40 7380 992
50 12340 988
60 19920 983
70 31160 978
90 70110 965
100 101330 958
110 143270 950
120 198540 943

Dampfdruck und Dichte von Wasser mit Frostschutz

p D = Dampfdruck in Pa
ρ = Dichte in kg/m³
Frostschutzmittel Antifrogen N

Frostschutzanteil (%)
30 % 40 % 50 % 60 %
Temperatur °C p D ρ p D ρ p D ρ p D ρ
50 10000 1036 8700 1051 8400 1065 8120 1078
60 15000 1030 13200 1045 13150 1059 13100 1071
70 24000 1024 21400 1039 20600 1052 20300 1064
80 37300 1078 34500 1032 32700 1045 30600 1057
90 57100 1011 53400 1025 49900 1038 45300 1050
100 85000 1004 79700 1018 73700 1031 65500 1043
110 123000 997 115300 1011 106000 1024 93100 1036
120 173200 989 162500 1004 148700 1016 129900 1028
130 238500 979 223700 994 204300 1007 177900 1020



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Dampfdruck von verschiedenen Flüssigkeiten

Temperatur (°C) Dampfdruck (Pa)
Diesel 20 < 1000
50 < 11000
Superbenzin 60000
Ethanol 38 16000
Motorenöl 20 < 10

Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe

Für die Temperaturabnahme mit der Höhe wird konstant 0,0065 K/m angenommen.

Höhe über NN (m) Luftdruck (Pa)
0 101325
100 100130
200 98946
400 96612
600 94323
800 92078
1000 89876
1500 84559
2000 79498
2500 74686
3000 70113
3500 65769
4000 61645
5000 54026
6000 47187
8000 35606
10000 26442

Berechnungsprogramm: Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe

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