Eingaben
Absolutdruck über dem Flüssigkeitsspiegel, Dampfdruck bei Fördertemperatur, Dichte, geodätische Höhe mit Vorzeichen und Druckverlust der Saugleitung; optional der NPSHr der Pumpe aus ihrer Kennlinie.
Hydraulik · Kavitation
NPSH einer Pumpenanlage
Berechne den verfügbaren NPSH deiner Anlage und prüfe, ob er über dem erforderlichen NPSH der Pumpe liegt. Der Rechner schlüsselt alle vier Anteile getrennt auf – Druckhöhe, Dampfdruckhöhe, geodätische Höhe und Saugleitungsverlust – und zeigt damit unmittelbar, welcher Posten die Kavitationsreserve aufzehrt und welcher sich konstruktiv verbessern lässt.
Stationäre Bilanz am Pumpeneintritt mit Absolutdrücken. Der NPSHr stammt aus der Kennlinie der konkreten Pumpe im betrachteten Betriebspunkt und wird hier nicht abgeschätzt. Anfahrvorgänge, Druckstöße, gelöste und mitgerissene Gase sowie die Streuung des NPSHr sind nicht abgedeckt.
NPSH≥ NPSHr + 0,5 m
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NPSH und Kavitationsreserve
Saugseite festlegen und berechnen.
Eingaben und Rechenweg
Verfügbarer NPSH einer Pumpenanlage
Berechne die Kavitationsreserve am Pumpeneintritt und prüfe sie gegen den erforderlichen NPSH der Pumpe.
Zusammenhang
NPSHa = (p − pD)/(ρ·g) + hgeo − HV. Alle Drücke sind Absolutdrücke, weil der Dampfdruck definitionsgemäß absolut ist. Das Vorzeichen der geodätischen Höhe trägt die eigentliche Aussage: positiv bei Zulauf, negativ bei Saughöhe. Die Anlage ist kavitationsfrei, wenn NPSHa den NPSHr der Pumpe mit Reserve übersteigt; üblich sind mindestens 0,5 m oder ein Verhältnis von etwa 1,3.
Beispiel
Wasser von 20 °C aus einem offenen Behälter, Pumpe 3 m über dem Spiegel, 1,2 m Saugleitungsverlust: Druckhöhe 10,35 m, Dampfdruckhöhe 0,24 m, also NPSHa = 10,35 − 0,24 − 3 − 1,2 = 5,91 m. Bei einem NPSHr von 3 m bleiben 2,91 m Reserve.
Quellen und Grenzen: Klassische Bilanz der Förderhöhen am Pumpeneintritt; Mindestreserve von 0,5 m als übliche Konvention. Der NPSHr ist eine vom Volumenstrom abhängige Eigenschaft der konkreten Pumpe und wird hier nicht abgeschätzt. Anfahrvorgänge, Druckstöße, mitgerissene Gase und die Streuung des NPSHr sind nicht abgedeckt.
Verfügbarer NPSH einer Pumpenanlage im Detail
Berechne die Kavitationsreserve am Pumpeneintritt und prüfe sie gegen den erforderlichen NPSH der Pumpe.
Was ist NPSH und warum entsteht Kavitation?
Kavitation entsteht, wenn der Druck am Laufradeintritt unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt: Es bilden sich Dampfblasen, die weiter innen im Laufrad schlagartig zusammenfallen und das Material zerstören. Der verfügbare NPSH ist genau der Abstand zu diesem Punkt – die Förderhöhe, um die der Eintrittsdruck den Dampfdruck übersteigt. Er wird auf der Saugseite entschieden und lässt sich durch die Pumpe selbst nicht verbessern.
Formel und Variablen
NPSHa = (p − pD)/(ρ·g) + hgeo − HV
Alle Drücke absolut; offener Behälter: p = Luftdruckhgeo > 0 bei Zulauf, hgeo < 0 bei SaughöheKavitationsfrei: NPSHa ≥ NPSHr + 0,5 mAlternative Faustregel: NPSHa / NPSHr ≥ 1,3
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| p, pD | Absolutdruck über dem Spiegel und Dampfdruck bei Fördertemperatur. |
| hgeo | Geodätische Höhe mit Vorzeichen; der wichtigste Einzelposten. |
| HV | Druckverlust der Saugleitung als Förderhöhe, beim Betriebsvolumenstrom. |
| NPSHa, NPSHr | Was die Anlage bietet und was die Pumpe im Betriebspunkt fordert. |
Eingaben richtig wählen
Absolutdruck über dem Flüssigkeitsspiegel, Dampfdruck bei Fördertemperatur, Dichte, geodätische Höhe mit Vorzeichen und Druckverlust der Saugleitung; optional der NPSHr der Pumpe aus ihrer Kennlinie.
So benutzt du den Rechner
Trage den Absolutdruck über dem Flüssigkeitsspiegel ein – bei einem offenen Behälter den Luftdruck, nicht null. Ergänze den Dampfdruck bei der tatsächlichen Fördertemperatur und die Dichte. Entscheidend ist danach das Vorzeichen der geodätischen Höhe: positiv, wenn die Flüssigkeit über der Pumpe steht, negativ bei Saughöhe. Zuletzt der Druckverlust der Saugleitung für den Betriebsvolumenstrom und, wenn bekannt, der NPSHr aus der Pumpenkennlinie.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
Wasser von 20 °C aus einem offenen Behälter, Pumpe 3 m über dem Spiegel, 1,2 m Saugleitungsverlust: Druckhöhe 10,35 m, Dampfdruckhöhe 0,24 m, also NPSHa = 10,35 − 0,24 − 3 − 1,2 = 5,91 m. Bei einem NPSHr von 3 m bleiben 2,91 m Reserve.
Wie liest man das Ergebnis?
Der verfügbare NPSH allein sagt wenig – erst der Vergleich mit dem NPSHr der Pumpe ergibt eine Aussage, und zwar mit Reserve, nicht knapp. Die getrennte Aufschlüsselung der vier Anteile ist der eigentliche Nutzen: Sie zeigt, ob die Reserve am Dampfdruck, an der Aufstellhöhe oder an der Saugleitung verloren geht, und damit, welche Änderung überhaupt etwas bringt. Der Grenzwert der geodätischen Höhe beantwortet das direkt für den Aufstellort.
Drücke absolut in bar, Dichte in kg/m³, alle Höhen und NPSH-Werte in Metern Förderhöhe. Für g wird 9,80665 m/s² verwendet.
Typische Anwendungen
Prüfung, ob eine Kreiselpumpe an ihrem Aufstellort saugen kann, Festlegung der zulässigen Saughöhe, Beurteilung einer bestehenden Anlage mit Kavitationsgeräuschen oder Laufradschäden, Auslegung von Saugleitungen bei heißen oder leichtsiedenden Medien und Bewertung, ob ein Umbau auf Zulaufbetrieb nötig ist.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
Klassische Bilanz der Förderhöhen am Pumpeneintritt; Mindestreserve von 0,5 m als übliche Konvention. Der NPSHr ist eine vom Volumenstrom abhängige Eigenschaft der konkreten Pumpe und wird hier nicht abgeschätzt. Anfahrvorgänge, Druckstöße, mitgerissene Gase und die Streuung des NPSHr sind nicht abgedeckt.
Typischer Fehler: Der häufigste Fehler ist der Überdruck statt des Absolutdrucks: Ein offener Behälter hat 1,013 bar absolut, nicht 0 bar. Der zweite ist das Vorzeichen der geodätischen Höhe – eine Saughöhe ist negativ einzutragen. Der dritte ist ein Dampfdruck für Raumtemperatur bei heißem Medium: Er steigt zwischen 20 °C und 80 °C um den Faktor zwanzig und ist dann der dominierende Posten. Und der NPSHr ist kein fester Pumpenwert, sondern gilt nur für den betrachteten Volumenstrom.
Häufige Fragen
Warum kavitiert meine Pumpe bei heißem Wasser, kalt aber nicht?
Weil der Dampfdruck extrem stark mit der Temperatur steigt. Wasser hat bei 20 °C rund 0,023 bar, bei 80 °C schon etwa 0,47 bar – das sind statt 0,24 m fast 4,8 m Förderhöhe, die von der Reserve abgehen. Bei Siedetemperatur verschlingt der Dampfdruck die gesamte Druckhöhe, weshalb heiße Medien praktisch immer Zulauf brauchen.
Warum kann keine Pumpe mehr als etwa 10 m ansaugen?
Weil die Druckhöhe des Luftdrucks bei Wasser rund 10,3 m beträgt und mehr an Saugarbeit physikalisch nicht zur Verfügung steht. Nach Abzug von Dampfdruck, Leitungsverlusten und dem NPSHr der Pumpe bleiben praktisch selten mehr als sechs bis sieben Meter. Eine höhere Aufstellung lässt sich nicht durch eine stärkere Pumpe lösen – im Gegenteil, größere Pumpen haben meist einen höheren NPSHr.
Was ist der Unterschied zwischen NPSHa und NPSHr?
NPSHa liefert die Anlage: Er folgt aus Behälterdruck, Temperatur, Aufstellhöhe und Saugleitung und ist das, was dieser Rechner bestimmt. NPSHr fordert die Pumpe: Er ist eine gemessene Eigenschaft des Laufrads bei einem bestimmten Volumenstrom und steht in der Kennlinie des Herstellers. Kavitationsfrei ist der Betrieb nur, wenn NPSHa den NPSHr mit Reserve übersteigt.
Warum reichen 0,1 m Reserve nicht?
Weil beide Werte wandern. Der NPSHr steigt mit dem Volumenstrom deutlich an, der NPSHa sinkt mit steigender Temperatur, zunehmender Verschmutzung des Saugfilters und fallendem Behälterstand. Eine Reserve von 0,5 m ist die übliche Mindestforderung; bei großen Pumpen wird zusätzlich ein Verhältnis von etwa 1,3 verlangt.
Welcher Posten lässt sich am leichtesten verbessern?
Meist der Saugleitungsverlust und die Aufstellhöhe. Eine kürzere, größer dimensionierte Saugleitung mit weniger Armaturen bringt oft mehrere Zehntelmeter, und jeder Meter, um den die Pumpe tiefer gesetzt wird, geht direkt eins zu eins in die Reserve ein. Der Behälterdruck und der Dampfdruck sind dagegen meist durch den Prozess vorgegeben.