Рассмотрим следующую схему.
H_внеш - абсолютное давление над поверхностью воды, м; t - температура воды, С; H_п - подпор воды на всасе насоса, м; dH - потери давления в подающем трубопроводе, м; H_кип - давление кипения воды при температуре t.
Располагаемый кавитационный запас открытой системы (для которой H_внеш равно нормальному атмосферному давлению H_атм) можно оценить по формуле
NPSHA = H_атм - H_кип + H_п - dH
для которой значение (H_атм - H_кип) берётся из таблицы [1] или из нижеприведённого графика.
Пояснения
Кавитационный запас насоса или располагаемый надкавитационный напор (NPSHA - Net Positive Suction Head Available) можно оценить по формуле:
NPSHA = H_внеш - H_кип + H_п - dH
H_внеш для открытых систем - атмосферное давление 101325 Па, выраженное в метрах водяного столба (м). Т.к. плотность воды зависит от её температуры, то атмосферное давление, выраженное в метрах водяного столба, будет меняться при изменении температуры воды, но в Па значение давления будет оставаться неизменным.
H_кип - давление кипения воды при заданной температуре, м;
H_п – подпор, разница отметки поверхности воды и оси всаса насоса, м.
H_п>0 если ось всаса насоса ниже поверхности воды, H_п<0 если ось всаса насоса выше поверхности воды.
dH - потери давления в подающем трубопроводе, м.
NPSHAt = H_внеш - H_кип - располагаемый температурный надкавитационный напор, разница между внешним давлением и давлением, при котором закипит жидкость с текущей температурой.
При температуре 20 С вода закипит при снижении давления до 0,24 м водяного столба (см. [1]). При этом нормальное атмосферное давление составляет 10,35 м, а значит, кавитационный запас превышает 10 м.
В таблице [1] приведены значения давлений кипения воды p_кип и H_кип, плотности воды, атмосферного давления и разность H_атм - H_кип для различных температур воды в диапазоне от 0 то 120 С.
Если давление p_внеш над поверхностью воды отличается от атмосферного, то кавитационный запас можно оценить по формуле:
NPSHA = p_внеш / Плотность / 9,81 - H_кип + H_п - dH
где 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.
В методике не учитывается зависимость плотности воды от давления, т.к. при изменении давления плотность воды меняется незначительно.
Пример:
1. t = 30 C, p = 5 кПа, Плотность = 995,61 кг/м3
2. t = 30 C, p = 100 кПа, Плотность = 995,65 кг/м3
Подробнее см. [2].
Ссылки
1. Таблица для быстрой оценки кавитационного запаса насоса.
3. Описание и ссылка на скачивание модуля на Python для расчёта кавитационного запаса