NPSH Wert einer Pumpenanlage berechnen

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.

NPSH Wert der Anlage bei Saugbetrieb

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

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)
H _{S geo} = geodätische Saughöhe (m)
p _VS = Druckverlust der Saugleitung (Pa)

( ¹ bei offenem Behälter p _s = 0.

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)
H _{S geo} = geodätische Saughöhe (m)
p _VS = Druckverlust der Saugleitung (Pa)

( ¹ bei offenem Behälter p _s = 0.

NPSH Wert der Anlage bei Zulaufbetrieb

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

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)
H _{Z geo} = geodätische Zulaufhöhe (m)
p _VS = Druckverlust der Saugleitung (Pa)

( ¹ bei offenem Behälter p _s = 0.

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)
H _{Z geo} = geodätische Zulaufhöhe (m)
p _VS = Druckverlust der Saugleitung (Pa)

( ¹ bei offenem Behälter p _s = 0.

Berechnungsprogramm für NPSH Wert

Berechnung des NPSH Werts einer Pumpenanlage bei Zulauf- und Saugbetrieb.

Berechnungsprogramm

NPSH Auslegungswert der Anlage

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

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.

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)

Stoffwerte

Dampfdruck und Dichte von Wasser in Abhängigkeit der Temperatur

Dampfdruck und Dichte von Wasser mit Frostschutz

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

Dampfdruck von verschiedenen Flüssigkeiten

Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe

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

Berechnungsprogramm - Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe

Luftdruck in Abhängigkeit der Höhe mit Berücksichtigung der Temperaturabnahme - Barometrische Höhenformel

Berechnungsprogramm