Καθαρό θετικό ύψος αναρρόφησης (NPSH) και πώς να λύσουμε τα προβλήματα σπηλαίωσης

Дата: 18.11.2021

Μέχρι τις αρχές του 17ου αιώνα, οι φυσικές ιδιότητες του αέρα ήταν αρκετά κακές (και παρεξηγημένες). Ο Ευαντζελίστα Τοριτσέλι - ένας Ιταλός επιστήμονας - ήταν από τους πρώτους που ανακάλυψαν ότι ο αέρας (όπως και το νερό) έχει μετρήσιμο βάρος. Λέει, «Ζούμε κυριολεκτικά στον πυθμένα ενός απέραντου αέριου ωκεανού». Το βάρος αυτού του «ωκεανού» ασκεί πίεση στην επιφάνεια της γης, η οποία ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση. Μας επιτρέπει να αναπνέουμε, ελέγχει τις κλιματικές συνθήκες και αποτελεί τη βάση της λειτουργίας κάθε αντλίας. Δεν είναι τυχαίο ότι ο Τοριτσέλι εφηύρε το βαρόμετρο υδραργύρου, όργανο που χρησιμοποιούμε ακόμα και σήμερα για να ρυθμίσουμε αυτή την πίεση.

Ατμοσφαιρική πίεση

Μέχρι τις αρχές του 17ου αιώνα, οι φυσικές ιδιότητες του αέρα ήταν αρκετά κακές (και παρεξηγημένες). Ο Ευαντζελίστα Τοριτσέλι - ένας Ιταλός επιστήμονας - ήταν από τους πρώτους που ανακάλυψαν ότι ο αέρας (όπως και το νερό) έχει μετρήσιμο βάρος. Λέει, «Ζούμε κυριολεκτικά στον πυθμένα ενός απέραντου αέριου ωκεανού». Το βάρος αυτού του «ωκεανού» ασκεί πίεση στην επιφάνεια της γης, η οποία ονομάζεται ατμοσφαιρική πίεση. Μας επιτρέπει να αναπνέουμε, ελέγχει τις κλιματικές συνθήκες και αποτελεί τη βάση της λειτουργίας κάθε αντλίας. Δεν είναι τυχαίο ότι ο Τοριτσέλι εφηύρε το βαρόμετρο υδραργύρου, όργανο που χρησιμοποιούμε ακόμα και σήμερα για να ρυθμίσουμε αυτή την πίεση.  

Πώς λειτουργεί η αντλία

Με μια λέξη - απορροφάει. Τα υγρά μετακινούνται από θέση υψηλής πίεσης σε θέση χαμηλής πίεσης. Οι αντλίες δημιουργούν ακριβώς μια τέτοια ροή έχοντας χαμηλή πίεση εισόδου και το υγρό εισέρχεται μέσα λόγω της ατμοσφαιρικής πίεσης ή της δικής του πίεσης. Ωστόσο, όλοι έχουν προβλήματα με τη σωστή χρήση των αντλιών. Αυτό οφείλεται στην εξάρτησή τους από την εξωτερική πίεση - ανεξάρτητα από το πόσο ελαφρύ είναι ένα υγρό, υπάρχει ένας φυσικός περιορισμός στο πόσο ψηλά μπορεί να το απορροφήσει μια αντλία. Αυτός είναι ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει στον προσδιορισμό της Καθαρής Θετικής Κεφαλής Αναρρόφησης (NPSH).  

Πώς να προσδιορίσετε την καθαρή θετική κεφαλή αναρρόφησης

Το NPSH μπορεί να εκφραστεί με δύο τρόπους:

• Διαθέσιμο (Διαθέσιμο NPSH) - Η απόλυτη πίεση στην είσοδο της αντλίας
•  Απαραίτητη (Απαιτείται NPSH) - Η ελάχιστη πίεση εισόδου της αντλίας που εμποδίζει τη σπηλαίωση της αντλίας

Ενώ η NPSH-A είναι συνάρτηση του ίδιου του συστήματος αντλίας και πρέπει να υπολογιστεί, η NPSH-R είναι συνάρτηση της αντλίας και παρέχεται ως τιμή από τον κατασκευαστή. Η NPSH-A πρέπει να έχει υψηλότερη τιμή από την NSPH-R για να λειτουργεί η αντλία χωρίς σπηλαίωση. Περισσότερα για αυτό στην επόμενη παράγραφο.  

Πίεση ατμών/αερίου και σπηλαίωσης

:/ Το σημείο εξάτμισης οποιασδήποτε ουσίας εξαρτάται από δύο παράγοντες - την πίεση και τη θερμοκρασία. Σε χαμηλότερες πιέσεις απαιτείται υψηλότερη θερμοκρασία και αντίστροφα. Η σπηλαίωση είναι ένα από τα κύρια μειονεκτήματα των αντλιών στις οποίες τα υγρά εισέρχονται σε πίεση χαμηλότερη από την ατμοσφαιρική. Εκφράζεται στον γρήγορο και θυελλώδης σχηματισμό φυσαλίδων αερίου, καθώς το αντλούμενο υγρό εξατμίζεται λόγω χαμηλής πίεσης και αυξημένης θερμοκρασίας. Αυτό οδηγεί σε φθορά των εξαρτημάτων της αντλίας και συχνά καθορίζεται από:

• Δυνατό θόρυβο που ακούγεται σαν η αντλία να αλέθει κάτι στερεό
• Απώλεια χωρητικότητας (οι φυσαλίδες πιάνουν χώρο εκεί που πρέπει να είναι το υγρό)
• Εσοχές στα μέρη επαφής όπου σχηματίζονται φυσαλίδες

 

Πώς να λύσετε προβλήματα σπηλαίωσης υπολογίζοντας το θετικό ύψος αναρρόφησης

Ας σας δείξουμε πρώτα πώς να υπολογίσετε την τιμή NPSH-A ή τη διαθέσιμη κεφαλή αναρρόφησης:  

NPSH_A = H_A ± H_Z - H_F + H_V - H_VP

 

Σύμβολο	Ορισμός
HA	Н επιφανειακή πίεση του υγρού στη δεξαμενή παροχής
HZ	Η κατακόρυφη απόσταση μεταξύ της επιφάνειας του υγρού και της κεντρικής γραμμής της αντλίας
HF	Απώλειες από τριβή στον αγωγό προς την είσοδο της αντλίας
HV	Ταχύτητα κεφαλής εισόδου αντλίας
HVP	Η απόλυτη τάση ατμών του αντλούμενου υγρού στη θερμοκρασία άντλησης

  Εδώ πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί σε ποιες μονάδες υπολογίζουμε την κάθε ποσότητα. Κάθε κατασκευαστής δίνει τις δικές του με διαφορετικό τρόπο, οπότε ίσως χρειαστεί να κάνετε μετατροπή. Εάν υπάρχει αρκετή διαφορά μεταξύ NPSH-A και NPSH-R, μπορείτε να επιβεβαιώσετε ότι πρόκειται για πρόβλημα σπηλαίωσης. Αλλά αυτό είναι το εύκολο μέρος. Η αντιμετώπιση προβλημάτων αυτού του τύπου απαιτεί, για να το θέσω απλά, ’’καλύτερο λογαριασμό‘’. Με άλλα λόγια, υπάρχει τρόπος να αλλάξουμε παράγοντες στον τύπο για μείωση ή αύξηση. Κάπως έτσι:

Σύμβολο	Βελτίωση
HA	·  Ακόμα κι αν χρησιμοποιείτε εξωτερική πίεση για την τροφοδοσία της αντλίας, αυτό το υψόμετρο αντιπροσωπεύει τις περισσότερες φορές την ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι πέρα ​​από τον έλεγχό σας (ελπίζουμε)
HZ	· Εάν η αντλία αρχίζει να σπηλαιώνει όταν η δεξαμενή αδειάζει, μπορείτε να αφήσετε περισσότερο υγρό μέσα της. Η ανύψωση της δεξαμενής ή το κατέβασμα της αντλίας μπορεί επίσης να βοηθήσει.
HF	Αυτός ο παράγοντας αλλάζει πιο εύκολα: · Αυξήστε τη διάμετρο του αγωγού ή μειώστε το μήκος · Για παχύρρευστα υγρά, η θέρμανση της ροής θα βοηθήσει στο ιξώδες. Μειώστε τα εμπόδια όπως φίλτρα, βαλβίδες κ.λπ. · Οι φθαρμένοι αγωγοί και οι σωλήνες οδηγούν σε μεγαλύτερες απώλειες. Αντικαταστήστε τα με νέα
HVP	·        Ελέγξτε τη θερμοκρασία για να εξασφαλίσετε χαμηλότερη πίεση ατμών. Συχνά οι αντλίες ατμού υψηλής πίεσης βάφονται σε ανοιχτά χρώματα για να μην προσελκύουν τη θερμότητα του ήλιου.

  Εάν δεν είναι δυνατές αλλαγές στο σύστημα αντλίας, μπορείτε να ρωτήσετε τον κατασκευαστή πώς να μειώσετε το NPSH-R. Για αντλίες με γρανάζια, αυτό μπορεί να συμβεί με εναλλαγή σε μεγαλύτερο μοντέλο ή επιβράδυνση της ταχύτητας της αντλίας.