ポンプのキャビテーション余裕の理解
Thread Content
ポンプのキャビテーション余裕は、有効キャビテーション余裕と必要キャビテーション余裕に分けられる。与えられた回転数および流量のもとで必ず備えなければならないキャビテーション余裕を必要キャビテーション余裕といい、NPSHrで表される。ポンプのキャビテーション余裕とも呼ばれるNPSHrは、ポンプ内の流動と関連しており、ポンプ自体の性能によって決まる値です。その物理的な意味は、ポンプの入口部での圧力がどの程度低下するかを示すものであり、つまりポンプがキャビテーションを起こさないようにするためのものです。 キャビテーション余裕は装置のパラメータとは無関係で、ポンプの入口部分の運動パラメータのみに関連している。これらの運動パラメータは、一定の回転速度と流量のもとで幾何学的パラメータによって決定される。簡単に言えば、NPSHrはポンプ自体によって決まります。例えばLHFフッ素樹脂遠心ポンプのような特定のポンプの場合、使用する媒体が何であっても（媒体の粘度が高すぎて重力速度に影響を与える場合を除く）、LHF50-32-125のように流量が12.5立方メートル、揚程が20メートルの状況では、入口圧力速度の大きさが同じであるため圧力も同じとなり、その結果汽蚀余量NPSHrも同じになります。入口圧力が低ければ低いほど、汽蚀余量も小さくなり、NPSHrの値も小さくなります。
有効キャビテーション余裕量は、通常NPSHaで表され、装置キャビテーション余裕量とも呼ばれ、ポンプの入口において、吸込装置によって供給される、単位重量あたりの液体が持つ気化圧力の水頭を上回る余剰エネルギーのことです。つまり、配管の材質が関係していると考えられます。NPSHaが大きいほど、有効キャビテーション余裕が大きくなり、ポンプがキャビテーションを起こしにくくなる。簡単に言えば、吸込み装置の水力損失は流量の二乗に比例するため、NPSHaは流量が増加するにつれて徐々に減少します。
もっと良い説明方法はあるか？ 多くの人が理解できない
この投稿は、2019年1月12日16時28分に3983596_FPPZによって最終的に編集されました。キャビテーション余裕量とは、媒体の気化圧力よりも高いエネルギーの差値であり、多くの資料では圧力エネルギーの余剰値とも呼ばれています。参照値：媒体の気化圧力。 ポンプ入口圧力－気化圧力＝NPSHA；装置のキャビテーション余裕NPSHAとは、ポンプの入口で媒体の気化圧力よりも高くなるエネルギー値であり、ポンプが接続されている全ての装置や実際のプロセスパラメータによって決定されるもので、ポンプがキャビテーションを起こすための余裕空間です。入口圧力－気化圧力＝NPSHA、すなわちポンプのキャビテーション余裕量NPSHRである。インペラ内へ流入する媒体の流速が増加するにつれて、羽根の仕事をする能力はまだ発揮されていないにもかかわらず、圧力は低下する（ベルヌーイの方程式）。入口からある距離の羽根の裏側には必ず圧力が最も低くなる点が存在し、これによりポンプの入口からインペラの羽根の圧力が最も低くなる点までの間で、追加的な圧力エネルギーの減少が生じる。この点の圧力エネルギーが媒体の気化圧力よりも低くなると、キャビテーションが発生する。したがって、キャビテーションを防ぐためには、ポンプの入口に、羽根による追加的な圧力エネルギーの減少分を上回るエネルギー値（圧力エネルギー）を与える必要があります。この圧力エネルギーとは、装置のキャビテーション余裕NPSHAと気化圧力との差値です。 ポンプの入口圧力が高いほど（NPSHAが大きいほど）、ポンプに与えられる圧力余裕が大きくなり、キャビテーションが発生しにくくなる。また、羽根車の最低圧力が低いほど（NPSHRが小さいほど）、つまりポンプはキャビテーションが発生しにくく、給水圧力だけで動作可能となる。 要するに、ポンプの入口からインペラの羽根までの圧力降下が、ポンプのキャビテーションを引き起こす原因であり、またポンプのキャビテーション余裕量を測定する基準でもある。圧力降下が大きければキャビテーション余裕量も大きくなり、入口圧力もより高くしなければポンプはキャビテーションを起こさない。
NPSHとは、基準面から液体の気化圧力に基づく絶対吸込み全圧頭です。NPSHとは、ポンプで送液する液体の圧頭をメートル（フィート）で表したものです。 装置のキャビテーション余裕NPSHa（net positive suction head available）は、有効キャビテーション余裕または有効な純正吸込圧頭とも呼ばれ、流量やポンプの作動温度に関連するパラメータであり、液体がポンプの入口に到達した時の圧頭から気化圧力頭を差し引いた後の液体の残りの圧頭に相当します。購入者がそのポンプシステム（液体が定格流量および通常のポンプ運転温度下にある場合）に基づいて決定する必要キャビテーション余量、すなわち必要キャビテーションヘッドNPSHr（net positive suction head required）。必要キャビテーション余量は、必要な純正吸込圧頭とも呼ばれ、液体がポンプの入口からインペラの入口に入る際、インペラの羽根による遠心力の作用で速度が上昇し、圧力が低下する。必要キャビテーション余量とは、流体のキャビテーションを防ぐため（メーカーが指定）に必要な吸込み側（例えばポンプの入口）の圧力頭値です。 必要キャビテーション余量のいくつかの呼び名：NPSHi（すなわちCavitation inception、初期キャビテーション）：最初の気泡が発生した時点をキャビテーションの判断基準とし、NPSH3やNPSH0よりも厳格な基準となる。定義は簡単だが、必要な測定技術は複雑でコストも非常に高い。インペラ入口の流速が高い、高吸込みエネルギーポンプでよく使用される。NPSH0：揚程が急激に低下し始めるが、その低下率が0％となる点をキャビテーションの判断基準とする。定義は簡単だが、測定は困難である。軸流ポンプや混流ポンプでよく使用されます。 NPSH3：揚程（第一段階の揚程）を3％低下させることをキャビテーションの判断基準とし、測定が容易で信頼性も高い。各種遠心ポンプに広く使用されています。 NPSHFC（完全キャビテーション）：一定の吸込み圧頭において、揚程が非常に急激に低下する。