NPSH

Was bedeutet NPSH?

NPSH steht für Net Positive Suction Head und beschreibt den Druck, der am Saugstutzen einer Pumpe mindestens vorhanden sein muss, damit keine Kavitation auftritt.

Sie wird auch als Haltedruckhöhe bezeichnet, da sie angibt, wie viel Druck am Saugstutzen mindestens vorhanden sein muss, damit die Pumpe nicht "hält" (also kavitationsbedingt ausfällt).

Wir unterscheiden zwei Werte:

NPSH_erf - der von der Pumpe erforderliche Mindestdruck. Diesen Wert gibt der Hersteller vor.
NPSH_vorh - der tatsächlich vorhandene Druck am Saugstutzen, abhängig von unserer Aufbausituation.

Die Grundregel

Damit unsere Pumpe kavitationsfrei läuft, muss gelten:

NPS H_{v or h} > NPS H_{er f}

Der verfügbare Druck muss also immer größer sein als der von der Pumpe benötigte Mindestdruck.

NPSH_erf - Was braucht die Pumpe?

Den NPSH_erf können wir nicht beeinflussen - er ist eine Eigenschaft der Pumpe und hängt von ihrer Bauart, Drehzahl und Fördermenge ab.

Je höher die Drehzahl und je größer die Fördermenge, desto höher ist der NPSH_erf.

Den Wert finden wir im Datenblatt oder der Pumpenkennlinie des Herstellers.

NPSH-Kurve in der Pumpenkennlinie der Hannibal — NPSH_erf in der Pumpenkennlinie der Hannibal

NPSH_vorh - Was liefert unsere Aufbausituation?

Den verfügbaren NPSH können wir durch unseren Aufbau beeinflussen. Er berechnet sich aus:

NPS H_{v} = \frac{p _{a t m} - p _{D}}{ρ \cdot g} - H_{g eo} - H_{R}

Dabei sind:

p_atm - der Umgebungsluftdruck (sinkt mit zunehmender Höhe)
p_D - der Dampfdruck des Fördermediums (steigt mit der Temperatur)
ρ - die Dichte des Fördermediums
g - die Erdbeschleunigung (9,81 m/s²)
H_geo - die geodätische Saughöhe (Höhendifferenz zwischen Wasseroberfläche und Pumpe)
H_R - die Reibungsverluste in der Saugleitung

Praxis-Tipp

Um den NPSH_vorh möglichst hoch zu halten:

Saughöhe minimieren - Pumpe so nah wie möglich am Wasserspiegel aufstellen
Saugleitung kurz halten - weniger Reibungsverluste
Große Schlauchdurchmesser verwenden - reduziert Reibung und Strömungsgeschwindigkeit
Knicke und Formteile vermeiden - jedes Hindernis erhöht die Reibungsverluste
Temperatur beachten - warmes Wasser hat einen höheren Dampfdruck und reduziert den NPSH_vorh
Fördermenge anpassen - weniger Förderleistung bedeutet weniger Reibung und niedrigeren NPSH_erf

Zusammenhang mit Kavitation und Saughöhe

NPSH ist die Brücke zwischen Kavitation und Saughöhe:

Die Kavitation zeigt uns, was passiert, wenn der Druck zu niedrig wird
Die Reibung zeigt uns, welche Verluste in unseren Leitungen auftreten
Der NPSH quantifiziert, wie viel Druck mindestens nötig ist
Die Saughöhe leitet daraus die praktische Grenze ab

Wenn der NPSH_vorh unter den NPSH_erf fällt, beginnt die Kavitation - und damit die Zerstörung unserer Pumpe.

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