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計量泵NPSH概述

NPSH的定義

NPSH是英文Net Positive Suction Head首字母的縮寫。英文直接翻譯的含義是“凈正吸入壓頭”。該壓頭是以絕對真空為基準的絕對壓力。

NPSH的概念來自于離心泵，通常又被稱為汽蝕余量。汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量，單位用“米”表示。計量泵所用到的NPSH與離心泵的NPSH概念是相同的。

NPSH的分類

NPSH分為NPSHr(必須汽蝕余量)和NPSHa(有效汽蝕余量、可用汽蝕余量、裝置汽蝕余量)。

NPSHr是為了保證泵能夠長期穩(wěn)定正常工作所必須保證的余量。NPSHr是與泵自身直接相關(guān)的參數(shù)，與泵的設(shè)計、進出口單向閥結(jié)構(gòu)、液力端結(jié)構(gòu)等等直接相關(guān)。通常會通過工廠實驗確定。

NPSHa是系統(tǒng)裝置能夠為泵提供的可用余量。NPSHa與裝置系統(tǒng)的源頭壓力、系統(tǒng)管路參數(shù)和走向布置、物料在管路中的流量和流速等均有直接關(guān)系。與泵的結(jié)構(gòu)沒有關(guān)系。

NPSHa與NPSHr的關(guān)系

在針對具體泵的應用時，我們需要針對實際的系統(tǒng)裝置計算：NPSHa(m) = (泵入口壓力 - 物料飽和蒸汽壓)Pa / (密度 Kg/m³ x 9.81 m/s²)

NPSHr由泵制造商提供具體參數(shù)

為保證泵的長期穩(wěn)定運行，NPSHa與NPSHr的關(guān)系必須為：NPSHa＞NPSHr

計量泵的流動特點

計量泵的流動是間歇的脈動流，與通常的穩(wěn)定流動相比，管路中流速變化大，摩擦損失和局部損失也是周期性變化的。類似正玄波的流動方式導致了流速變化，從而引起了加速度損失的產(chǎn)生，因此在計算計量泵入口NPSHa時，除了考慮管路損失以外，還必須考慮加速度損失對NPSHa的影響。

如何計算計量泵NPSHa

參見上圖進行各個相關(guān)因素分析，所有壓力均為絕對壓力：

1. 源頭壓力有兩部分組成：1）液體表面壓力：可以是大氣壓，也可以是人為增壓壓力；2）液位高度差產(chǎn)生的靜壓：泵中心線以上的位差為正，反之為負。

2.  摩擦阻力損失：1）物料通過系統(tǒng)時產(chǎn)生的流動摩擦阻力；2）物料通過管件和閥門時產(chǎn)生的局部阻力；3）物料通過計量泵單向閥時產(chǎn)生的阻力；4）物料通過計量泵隔膜護盤時產(chǎn)生的阻力

3. 加速度頭損失：1）與物料特性相關(guān)；2）與管路系統(tǒng)特性相關(guān)；3）與計量泵工作特性相關(guān)

4. 物料飽和蒸汽壓

NPSHa計算公式如下：

式中：

Pa：是液體表面的絕對壓力，換算成液柱高度m；

Pz：是靜壓頭（+）或靜高度，用于指示高于或低于進口的液位；

Pf：是在最大粘性下進口管線、閥和裝備摩擦損失；

Pvp：是液體蒸氣壓或氣體液化壓力，換算成液柱高度m；

PACC：是由加速度頭引起的壓力損失。

如何計算加速度頭損失

式中：

PACC：是加速度頭，以m表示；

L：是吸入管線長度，以m表示；

SG：是液體的比重

Q：是單缸單作用泵的流量，以L/h表示；

N：是柱塞每分鐘往復次數(shù)spm；

DP：是入口管路內(nèi)徑，以mm表示

何時需要考慮NPSH的影響

1. 吸入提升安裝（液位低于計量泵吸入口）

2. 粘性物料–高分子聚合物

3. 長距離管線

4. 揮發(fā)性物料

5. 高溫物料

提高NPSHa的方法

1. 提高壓力源頭

1) 增加溶液箱高度

2) 增加溶液箱內(nèi)壓力

2. 減少壓力損失

1) 增大管徑或縮短管路長度

2) 增大單向閥尺寸

3) 采用HPD泵頭或柱塞泵頭

4) 在泵入口附近加裝豎直立管

5) 采用低速泵或多頭泵

3. 其他

1) 降低物料溫度，使蒸氣壓降低

2) 加熱物料，使粘度降低

3) 選擇壓力極限低的泵頭