Praca pompy odśrodkowej pod próżnią

Na początek trochę teorii.

NPSH — „Net Positive Suction Head” (dodatnia wysokość ssania), czyli tak zwany zapas antykawitacyjny, to najważniejsza wielkość do oceny zdolności zasysania pompy. NPSH określa minimalne ciśnienie na wejściu do pompy, niezbędne do pracy bez kawitacji.

Rozróżnia się dwa parametry NPSH: NPSHr („required”) — wymagany zapas antykawitacyjny, czyli wymagane ciśnienie na króćcu ssawnym pompy. NPSHr dla każdej pompy określa się poprzez próby fabryczne i podaje na wykresach oraz w tabelach (patrz rys. 1). Należy zauważyć, że dane te odnoszą się do temperatury cieczy +20°C.

rys. 1

Porównanie wartości NPSH pomp o prędkości obrotowej 1500 i 3000 obr./min.

NPSHa („available”) — „dostępny” zapas antykawitacyjny systemu, w którym zainstalowana jest pompa. Oczywiste jest, że pompa pracuje w ramach konkretnego systemu (ogrzewanie, wodociągi, kanalizacja, produkcja alkoholu, przemysł spożywczy itd.), dlatego jakość jej pracy w dużej mierze zależy od instalacji rurowej, schematu podłączeń, armatury odcinającej, automatyki, a nie tylko od producenta i konstrukcji samej pompy.

NPSHa (systemu) musi być zawsze większe niż NPSHr (pompy)

NPSHa > NPSHr

Warunek ten musi zostać spełniony, aby pompa pracowała prawidłowo, bez kawitacji.

Rozważmy przykład pracy pompy podczas odprowadzania cieczy ze zbiornika znajdującego się pod próżnią. Może to być np. reaktor chemiczny lub kolumna fermentacyjna, z której odprowadzana jest barda.

Schemat ideowy takiego procesu przedstawiono na rys. 2

Rozwiązanie projektowe pokazano na rys. 3

rys. 2

rys. 3

NPSHa systemu pracującego pod próżnią oblicza się według wzoru:

NPSHa = P + Lh − (Vp + Hf)

P — ciśnienie nad powierzchnią cieczy w zbiorniku zamkniętym (ciśnienie nadciśnienia);

ponieważ zbiornik znajduje się pod próżnią, przyjmujemy P = 0 (próżnia absolutna, mimo że w praktyce ciśnienie absolutne nigdy nie jest równe zeru)

Lh — maksymalna wysokość słupa cieczy (wysokość zalania);

Vp — ciśnienie pary nasyconej cieczy przy maksymalnej temperaturze pracy;

Hf — straty ciśnienia na tarcie w przewodzie ssawnym przy wymaganej wydajności pompy;

Z tego wzoru wynika, że aby poprawić zdolność zasysania pompy, należy zwiększyć wysokość słupa cieczy (Lh), zmniejszyć ciśnienie par cieczy (Vp) — ponieważ zależy ono od temperatury, najlepiej odprowadzać chłodniejszą ciecz, a także zmniejszyć straty tarcia w przewodach (zwiększyć średnicę rury ssawnej, stosować armaturę odcinającą o większej średnicy).

Z rys. 1 wynika, że priorytetowe jest stosowanie pomp o prędkości obrotowej 1500 obr./min zamiast 3000 obr./min.