NPSH bepalen en cavitatie voorkomen

NPSH staat voor “Net Positive Suction Head” en is een belangrijke parameter bij het dimensioneren van de juiste pomp ter voorkoming van cavitatie. 

Cavitatie is het verschijnsel waarin de druk in de pomp lager is dan de dampdruk van de vloeistof. Hierdoor neigt de vloeistof over te gaan in de gas fase, waardoor er in de vloeistof gasbellen ontstaan die vervolgens weer imploderen in de pomp.

Om dit beter te kunnen begrijpen, is het van belang om eerst te weten wat dampspanning is. Dampspanning is het punt waarop een vloeistof over gaat in gas en wordt aangegeven in druk, (bijv. mwk, mvk of mbar, etc.). Dit punt is sterk afhankelijk van de temperatuur van de vloeistof.
Als voorbeeld: in Nederland kookt water (gaat over is gasvorm) bij een luchtdruk van 1 atm. ( 1 bar) bij een temperatuur van 1000C. Als we de luchtdruk echter weten te verlagen naar 0,1 atm. (0,1 bar), dan kookt water al bij zo’n 450C.

NPSH en dampspanning

Cavitatie is dus het verschijnsel waarop de gasbellen, die in een vloeistof zijn ontstaan, imploderen. Deze gasbellen ontstaan meestal aan de zuigopening van de pomp, bijvoorbeeld bij de intrede van de pompwaaier, omdat op deze locatie de zuigdruk (lees voordruk) juist verlaagd wordt. Indien deze voordruk lager is dan de dampspanning van de vloeistof, dan ontstaan er gasbellen. Verderop in de pomp wordt de druk weer verhoogd. Dit zorgt ervoor dat de vloeistofdruk weer hoger wordt dan de dampspanning van de betreffende vloeistof.

NPSH en cavitatie
Schade aan pompwaaier door cavitatie

De eerder ontstane gasbellen worden weer snel door de vloeistof opgenomen door z.g. implosie van de gasbellen. Deze implosie ofwel cavitatie leidt veelal tot ernstige schade aan de pomp.

Om cavitatie te voorkomen wordt elke pomp door de fabrikant getest op zijn vermogen om cavitatievrij te werken. De fabrikant geeft dan ook in zijn pompspecificatie altijd de waarde NPSHr (NPSH benodigd) op, die staat voor de minimaal vereiste voordruk (uitgedrukt in mwk of mvk) aan de inlaat van de pomp, waarmee de pomp in overeenstemming met de capaciteitscurve kan functioneren.

Naast NPSHr (NPSH required, benodigd) kennen we ook het begrip NPSHa (NPSH available,  beschikbaar). Hiermee wordt bedoeld welke voordruk er werkelijk aan de zuig van de pomp beschikbaar is. Deze NPSHa waarde wordt bepaald door de installatie waarop de zuig van de pomp wordt aangesloten.

NPSH werking in beeld

Om de beschikbare NPSH (NPSHa) te kunnen bepalen, dient gekeken te worden naar de gehele infrastructuur van het aanzuigtraject. Factoren die hierbij een belangrijke rol spelen zijn:

Ha   – Luchtdruk boven de vloeistof in mvk (atmosferisch, overdruk of onderdruk)

Hs  –  Statische vloeistofhoogte in mvk: dit is de verticale afstand tussen het hoogste vloeistof niveau en het hart van de pomp inlaat. Indien het vloeistofniveau lager ligt dan het hart van de pomp inlaat, dan is de statische vloeistofhoogte Hz negatief.

Hf  –  Frictieverliezen ofwel leidingweerstand in mvk. Bereken deze uit de som van:          

    • Lengte en doorlaat van de leidingen
    • Aantal, type en doorlaten van bochten, reduceerstukken e.d.
    • Aantal en type appendages filters e.d.

Hac –  Acceleratieverliezen als gevolg van een pulserende doorstroming (i.g.v. bijvoorbeeld plunjer- of membraanpompen).

Hv  –  Absolute dampspanning van de vloeistof bij de gegeven procestemperatuur, in mvk.

NPSHa = Ha + Hs – Hf – Hac – Hv

Bij een door PromoTec aangeboden pomp zal altijd een NPSHr (NPSH benodigd) bekend zijn en worden opgegeven.
De NPSHa (NPSH beschikbaar) dient echter door de ontwerper van de installatie te worden berekend en te worden opgegeven. Het is raadzaam om de installatie zodanig te ontwerpen, dat de NPSHa (NPSH beschikbaar) zo hoog mogelijk is, echter te allen tijde tenminste 1 mwk (maar minimaal 0,5 mwk) groter is dan de voor de pomp opgegeven NPSHr (NPSH benodigd).

Daarnaast is het voor een goede pompwerking van groot belang dat er geen bochten direct voor de zuigaansluiting van de pomp gesitueerd zijn, maar een stuk rechte leiding van tenminste 4 tot 6 keer de diameter van de zuigleiding.

Als deze adviezen opgevolgd worden, dan kunt u verzekerd zijn van de probleemloze pompwerking.  
Bij vragen over NPSH en cavitatie: neem contact met ons op!