Santrifüj Pompalarda NPSH Emiş Yüksekliği Nedir ve Nasıl Hesaplanır?

Santrifüj pompalarda dış koşullar, akışkanın çark girişine hareketini sağlamalı, yani çark girişinde akışkana bunu yaptırabilecek ve sıvı halde kalmasını sağlayacak yeterli enerji bulunmalıdır. Bu tür enerjiye Mevcut Net Pozitif Emme Yüksekliği ya da kısaca NPSH denir.

Tasarımı sayesinde her pompa kendine has özelliklere (hem fiziksel hem de hidrolik) sahiptir ve bu özellikler akışkanın çark gözüne iletilmesi, çark boyunca hareketini sağlamak için gerekli enerji miktarını ortaya koyar ve sağlar. Pompa çark girişinin doğası/yapısı, çark kanatlarının yapısı, çark çapı, işletme hızı ve pompanın pompa eğrisi üzerinde çalıştığı nokta tasarım faktörlerinin sadece birkaçıdır. Bir pompanın ihtiyaç duyduğu enerji miktarı Gerekli Net Pozitif Emme Yüksekliği ya da NPSH  denir.

NPSH sistemin bir fonksiyonudur. Sistem tasarımındaki dört temel etmen NPSH değerini etkileyebilir ki bunların çoğu ya kontrol edilebilir ya da değiştirilebilir. Ayrıca NPSH değerini anlayabilmek sistemin tasarımı ya da modifikasyon sürecinde, montaj sonrası hatalardan kaçınılmasını sağlar.

Pompa emiş ağzında sıvıdaki enerji miktarı sıvıya etkimekte olan pozitif enerjilerin net miktarından negatif enerjilerin çıkartılmasıyla elde edilir. Formül haline getirilmiş hali:

NPSH = Ha + Hs - Hvpa – Hf

Sırasıyla:

NPSH = Mevcut Net Pozitif Emme Yüksekliği

Ha = Sıvının Mutlak Basıncı ( Atmosfer Basıncı )

Hs = Statik Emme Basıncı ( Statik Emme Yüksekliği )

Hvpa = Sıvının Buharlaşma Basıncı

Hf = Emme Hattındaki Sürtünme Kayıpları

Ha – Sıvının Mutlak Basıncı ( Atmosfer Basıncı )

 Mutlak basınç, sıvı yüzeyine bir dış kaynaktan etkimekte olan basınçtır. Kapalı bir sistemde, bu sistem basıncıdır. Açık bir sistemde ise atmosferik basınçtır. Deniz seviyesinde bu basınç değeri standart olarak 10,33 mss, 29.92 inHG, 14.969 psi, 1013.325 milibar ya da 33.96 ft yükseklik olarak verilir.

Hs – Statik Emme Basıncı ( Statik Emme Yüksekliği )

Statik emme basıncı ya da yüksekliği, pompa emiş ağzının üstünde ya da altında kalan yüksekliktir. Diğer bir deyişle akışkan seviyesi pompa ağzından ne kadar yukarıda ya da aşağıda olduğunun ifadesidir. Hs değeri yatay pompalarda emme ağzının merkezine, düşey pompalarda ise çark çıkışının merkezine göre ölçülür. Eğer sıvı seviyesi pompanın üzerinde ise Hs pozitif bir değer, altında ise negatif bir değer alacaktır.

Hvpa – Sıvının Buharlaşma Basıncı

Her akışkanın buhar basıncı sıcaklığa bağlı olarak değişir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, buhar basıncı da o kadar yüksektir. Buhar basıncı sıvının gaz formuna geçtiği noktayı tanımladığından basıncı yükseltmek kaynama noktasını yükseltirken, basıncı düşürmek de kaynama noktasını düşürür.

Buhar basıncını tanımlamanın bir diğer yolu ise belli bir sıcaklıkta sıvının ve buharının dengede bulunduğu basıncın tanımlanmasıdır.

Hf – Emme Hattında Sürtünme Kayıpları

Tasarım esnasında tasarımcı genellikle mevcut emme basıncı hakkındaki hükümlere dayanır. Bu hükümler tipik olarak boru boyunca ya da vanalarda yaşanan kayıpları nede sokaktan mekanik dairelere pompalama kayıplarını göz önüne almazlar. Bu kayıpların değerlendirilmesi şarttır. Formülün diğer parçalarının aksine emme borusundaki sürtünme kayıpları debiye bağlı olarak değişir. Sürtünme kayıpları, NPSH(R) gibi, debiyle arttığından bu noktaya dikkat edilmelidir. Eğer NPSH(A) tasarım debisinde hesaplanır ve pompa eğrisi üzerinde bulunamazsa, Hf hesaplanandan büyük olacaktır.