ปั๊ม

เลือกขนาดปั๊มและตรวจ NPSH (Pump Sizing)

หาจุดทำงานที่เส้นโค้งปั๊มตัดเส้นโค้งระบบ พร้อมประเมินความเสี่ยงการเกิดโพรงไอจาก NPSHa เทียบ NPSHr ตามแนวทาง API 610 และ ANSI/HI — ใช้ได้ทั้งตอนเลือกปั๊มใหม่และตรวจปั๊มที่มีอยู่

ค่าที่กรอกจะถูกจำไว้ในเบราว์เซอร์นี้

ของเหลว

อุณหภูมิของเหลว

°C

ρ = — · ν = — · Pv = — — ยังไม่ประเมิน (กำลังโหลด…)

การติดตั้งด้านดูด

ยังไม่ประเมินภาพแสดงการติดตั้งเท่านั้น — จะแสดง NPSHa เมื่อข้อมูลครบและคำนวณได้

ตำแหน่งของเหลวเทียบปั๊ม

เฮดสถิตด้านดูด (hz)

m

ระยะจากผิวของเหลวลงมาถึงแนวศูนย์กลางปั๊ม

ความดันเหนือผิวของเหลวในถังต้นทาง

ระดับความสูงของที่ตั้ง (Site elevation)

m

ความดันบรรยากาศ ≈ 1.013 bar a (ISA)

ท่อดูด

ท่อขาออกใช้วัสดุและขนาดเดียวกัน

วัสดุท่อ

ขนาดท่อ (Nominal size)

Schedule / Class

เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน — mm · ความขรุขระ 50 µm

ความยาวท่อดูด

m

ฟิตติ้งบนท่อดูดΣ K = 2.30

ทางเข้าแบบมุมฉาก×1K 0.50
ฟุตวาล์วพร้อมตะแกรง (foot valve)×1K 1.50
ข้องอ 90° (long radius)×1K 0.30

เพิ่มฟิตติ้งท่อดูด

ปั๊มและจุดทำงาน

สิ่งที่ต้องการหา

มีปั๊มแล้ว (ค่าจาก nameplate หรือตารางผู้ผลิต) — หาจุดที่ปั๊มตัดเส้นโค้งระบบจริง

แหล่งข้อมูลเส้นโค้งปั๊ม

พาราโบลาผ่านจุดปิดวาล์วและ BEP — ตรงที่สองจุดนี้ ใกล้เคียงในช่วงระหว่างกลาง

ปั๊มตัวอย่าง (Preset)

อาคารสำนักงาน ระบบดับเพลิง

เฮดที่ปิดวาล์ว (Shutoff head, H₀)

m

อัตราการไหลที่ BEP

m³/h

เฮดที่ BEP

m

NPSHr ที่ BEP

m

ประสิทธิภาพที่ BEP (η)

%

ทั่วไป 65–80 % สำหรับปั๊มขนาดเล็ก-กลาง · 80–88 % สำหรับปั๊มอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ปรับความเร็วรอบ / กลึงใบพัด (Affinity laws)

Q ∝ N·D · H ∝ (N·D)² · NPSHr ∝ (N·D)² — ตั้งค่าใดเป็น 100 % เพื่อไม่ใช้กลไกนั้น

วาล์วหรี่ที่ขาออก (Throttle valve)

เส้นโค้งระบบยกขึ้น ΔP/ρg — จุดทำงานเลื่อนไปทางซ้ายตามเส้นโค้งปั๊ม

ความเร็วรอบปั๊ม (N)

rpm

ใช้เฉพาะการแก้ค่าความหนืด (HI 9.6.7) เมื่อสูบของเหลวหนืด

ระบบขาออก

ตำแหน่งปลายทางเทียบปั๊ม

ระดับความสูงปลายทาง

m

ความสูงของปลายทางเหนือแนวศูนย์กลางปั๊ม

ความดันที่ปลายทาง

ความยาวท่อขาออก

m

ความยาวตามแนวท่อจากปั๊มถึงปลายทาง (ท่อขึ้นถังบนหลังคามักยาว ≈ ระดับความสูง)

ฟิตติ้งบนท่อขาออกΣ K = 6.75

เช็ควาล์ว (swing)×1K 2.00
ประตูน้ำ (เปิดสุด)×1K 0.15
ข้องอ 90° (short radius)×4K 3.60
ทางออกท่อ (sharp)×1K 1.00

เพิ่มฟิตติ้งท่อขาออก

ทำความเข้าใจการเลือกขนาดปั๊มและ NPSH

NPSH คืออะไร?

NPSH (Net Positive Suction Head) คือ “เฮดความดันสุทธิเหนือความดันไอ” ที่ของเหลวมีตอนเข้าปั๊ม วัดเป็นเมตรของของเหลว ใช้ตอบคำถามว่าของเหลวที่กำลังเข้าใบพัดจะเดือดเป็นไอหรือยังเป็นของเหลว

มีสองค่า: NPSHa (Available — ระบบจ่ายให้ปั๊มได้แค่ไหน) และ NPSHr (Required — ปั๊มต้องการเท่าไรจึงไม่เกิดโพรงไอ ผู้ผลิตระบุใน datasheet) ระบบปลอดภัยเมื่อ $NPSHa > NPSHr$ โดยมีระยะเผื่ออย่างน้อย $1.0 m$ ตามแนวทางของ Hydraulic Institute

ถ้า NPSHa ต่ำกว่า NPSHr ของเหลวจะเดือดในช่องดูด เกิดฟองไอที่ยุบตัวรุนแรงเมื่อเข้าบริเวณความดันสูงในใบพัด (การเกิดโพรงไอ — cavitation) ผลคือเสียงผิดปกติ ใบพัดสึกกร่อน เฮดและประสิทธิภาพตก และอายุแบริ่งสั้นลง

เส้นโค้งระบบ (System curve)

เส้นโค้งระบบคือเฮดที่ปั๊มต้องสร้างเพื่อให้ของเหลวไหลได้ที่อัตรา $Q$ หนึ่ง ประกอบด้วยสองส่วน:

เฮดสถิต (static head): ความสูงและความดันที่ต่างกันระหว่างต้นทางกับปลายทาง — ไม่ขึ้นกับ Q
เฮดพลวัต (dynamic head): เฮดสูญเสียในท่อและฟิตติ้ง — แปรตาม $Q^{2}$

เส้นโค้งปั๊มและจุดทำงาน

เส้นโค้งปั๊ม คือเฮดที่ปั๊มสร้างได้ที่อัตราการไหลต่าง ๆ — เริ่มจาก $H_{0}$ (เฮดที่ปิดวาล์ว, Q = 0) ลดลงผ่าน BEP (Best Efficiency Point — จุดประสิทธิภาพสูงสุด) ไปจนถึงจุด runout

จุดทำงาน (operating point) คือจุดที่เส้นโค้งปั๊มตัดเส้นโค้งระบบ — จุดเดียวที่ “เฮดที่ปั๊มสร้าง” เท่ากับ “เฮดที่ระบบต้องการ” ปั๊มจะทำงานที่จุดอื่นได้ก็ต่อเมื่อเปลี่ยนระบบ (หรี่วาล์ว) หรือเปลี่ยนปั๊ม (ความเร็วรอบ, กลึงใบพัด)

ภาพประกอบจากค่าที่กรอก

สามภาพนี้วาดจากค่าในหน้านี้: การรวม NPSHa ทีละส่วน, แผนที่จุดทำงาน และผังลำดับการคำนวณ

ภาพที่ 1: การสะสมของ NPSHa (NPSHa build-up)

ยังวาดภาพนี้ไม่ได้ — ข้อมูลไม่ครบ

ต้องการ: ความดันบรรยากาศ + ถัง, เฮดดูด, ความดันไอ, แรงเสียดทานท่อดูด, NPSHa, NPSHr

แต่ละแถบสีแสดงส่วนที่บวก/ลบให้กับ NPSHa เริ่มจาก 0 ที่ซ้าย → สิ้นสุดที่ NPSHa สุทธิ เปรียบเทียบกับเส้น NPSHr (ปั๊มต้องการ) และระยะเผื่อ

ภาพที่ 2: จุดทำงาน (Operating point map)

ยังวาดภาพนี้ไม่ได้ — ข้อมูลไม่ครบ

ต้องการ: เฮดที่ปิดวาล์ว H₀, Q ที่ BEP, H ที่ BEP, เฮดสถิตของระบบ, อัตราการไหลใช้งาน Q, เฮดใช้งาน H

เส้นโค้งปั๊ม (เส้นทึบ) = สิ่งที่ปั๊มสร้างได้ · เส้นโค้งระบบ (เส้นประสีฟ้า) = สิ่งที่ระบบต้องการ · จุดสีส้มที่ทั้งสองตัดกัน = จุดทำงานจริง

ภาพที่ 3: ผังการคำนวณ (Calculation flow)

ข้อมูลนำเข้า

ของไหล (

ρ, ν, P_{v}

) · ด้านดูด (

h_{z}, P_{src}

) · ท่อ (

D, L, ε, \sum K

) · ปั๊ม (

H_{0}, Q_{bep}, H_{bep}, NPSHr

) · ขาออก (

z_{disch}, P_{disch}

)

1. คำนวณ NPSHa (ที่ Q ทำงาน)

NPSHa = atm — - h_{z} — - P_{v} — - h_{f} — = — m

2. ฟิตเส้นโค้งปั๊ม + ระบบ

H_{pump} (Q) = — - — (\frac{Q}{—})^{2}

H_{sys} (Q) = — + k \cdot Q^{2}

3. หาจุดตัด → จุดทำงาน

Q_{op} \approx — m^{3} / h H_{op} \approx — m

NPSHa = —

เทียบ

NPSHr = —

→ ระยะเผื่อ = — m

ระยะเผื่อ ≥ 1.0 m

ปลอดภัย — ระบบทำงานได้ปกติ มีระยะเผื่อพอสำหรับความผันผวนเล็กน้อย

0.5 ≤ ระยะเผื่อ < 1.0 m

ระยะเผื่อต่ำ — ทำงานได้ แต่ไม่มี buffer ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นหรือระดับน้ำลดอาจเสี่ยง

ระยะเผื่อ < 0.5 m

เสี่ยงเกิดโพรงไอ — ของไหลจะเดือดในช่องดูด ต้องลดอุณหภูมิ เพิ่มเฮดดูด หรือเลือกปั๊มที่ NPSHr ต่ำกว่า

ผลลัพธ์: ยังไม่ประเมิน — ข้อมูลไม่ครบ: NPSHa, NPSHr, เฮดที่ปิดวาล์ว H₀, Q ที่ BEP, H ที่ BEP, เฮดสถิตของระบบ, อัตราการไหลใช้งาน Q, เฮดใช้งาน H

ลำดับการคำนวณภายในเครื่องมือ — เริ่มจากข้อมูลนำเข้า ผ่าน NPSHa และเส้นโค้งระบบ ลงเอยที่จุดทำงานและความเสี่ยงการเกิดโพรงไอ

วิธีคำนวณ — 5 ขั้นตอน

1คำนวณ NPSHa

NPSHa แตกเป็น 4 ส่วน — เฮดจากความดันเหนือผิวของเหลว, เฮดสถิต (บวกถ้าของเหลวอยู่เหนือปั๊ม ลบถ้าดูดขึ้น), เฮดความดันไอ (ลบเสมอ) และเฮดสูญเสียในท่อดูด (ลบเสมอ)

NPSHa=ρgPatm​+Psrc,g​−Pv​​±hz​−hf​

$P_{atm}$: ความดันบรรยากาศ, Pa (ปรับตามระดับความสูงด้วยสูตรบรรยากาศมาตรฐาน ISA)
$P_{src,g}$: ความดันเกจเหนือผิวของเหลวในถังต้นทาง, Pa (= 0 ถ้าเปิดสู่บรรยากาศ)
$P_{v}$: ความดันไอของของเหลวที่อุณหภูมิใช้งาน, Pa (น้ำ 20 °C ≈ 2,340 Pa, 60 °C ≈ 19,940 Pa)
$ρ$: ความหนาแน่น, kg/m³
$h_{z}$: เฮดสถิตด้านดูด, m (+ ของเหลวอยู่เหนือปั๊ม, − ดูดขึ้น)
$h_{f}$: เฮดสูญเสียในท่อดูดที่อัตราการไหลทำงาน, m

2เฮดสูญเสียในท่อ (Darcy–Weisbach + Swamee–Jain)

hf​=(fDL​+∑K)2gV2​

f=[log10​(3.7Dε​+Re0.95.74​)]20.25​

ที่ $Re < 2000$ ใช้ $f = 64/ Re$ (ราบเรียบ) และเชื่อมช่วง 2,000–4,000 ให้ต่อเนื่องเพื่อไม่ให้กราฟกระโดด

3เส้นโค้งปั๊ม (พาราโบลา 2 จุด)

ตรงพอดีที่จุดปิดวาล์ว ( $Q = 0$ ) และที่ BEP ใกล้เคียงในช่วงระหว่างกลาง — หรือ fit แบบ least-squares จากตารางของผู้ผลิตเมื่อเลือกแหล่งข้อมูล “ตารางผู้ผลิต”

Hpump​(Q)=H0​−(H0​−Hbep​)(Qbep​Q​)2

4เส้นโค้งระบบ

Hsys​(Q)=Hstatic​+kQ2k=2gA2f⋅L/D+∑K​

$L = L_{suction} + L_{discharge}$ (สมมติว่าท่อทั้งสองฝั่งขนาดและวัสดุเดียวกัน) และ $H_{static}$ = ผลต่างระดับ + ผลต่างความดันถัง / $ρ g$

5จุดทำงาน (closed-form)

Qop2​=(H0​−Hbep​)/Qbep2​+kH0​−Hstatic​​

ถ้า $H_{static} \geq H_{0}$ ระบบต้องการเฮดมากกว่าที่ปั๊มสร้างได้แม้ที่ Q = 0 → ไม่มีจุดทำงาน

ตัวอย่างคำนวณ (กรณีตัวอย่างของหน้านี้)

น้ำ 20 °C, ปั๊มขนาดกลาง ( $H_{0} = 50 m, Q_{bep} = 30 m^{3} / h, H_{bep} = 35 m, NPSHr = 3.5 m$ ) ดูดจากถังเปิด ของเหลวอยู่เหนือปั๊ม 1 m ผ่านท่อเหล็ก DN50 Sch 40 — ท่อดูด 5 m, Σ K = 2.30; ส่งขึ้น 25 m, ท่อขาออก 25 m, Σ K = 6.75

Patm​/(ρg)Hstatic​Vbep​kQop​NPSHa​=101,325/(998⋅9.81)≈10.35mPv​/(ρg)≈0.24m=(+25)−(+1)+0=24m=0.00833/2.165×10−3≈3.85m/s,Re≈2.0×105,f≈0.0206=2⋅9.81⋅(2.165×10−3)20.0206⋅(30/0.0525)+9.05​≈2.26×105s2/m5≈0.00767m3/s≈27.6m3/h,Hop​≈37.3m≈10.35+1−0.24−2.73≈8.4m​

ระยะเผื่อ $= 8.4 - 3.5 = 4.9 m$ → ปลอดภัย (≥ 1 m)

ข้อจำกัด และเมื่อไรควรใช้แบบจำลองเต็มรูปแบบ

เส้นโค้งปั๊มเป็นพาราโบลา: ตรงที่จุดปิดวาล์วและ BEP รูปร่างจริงอาจชันกว่าเล็กน้อยใกล้ runout
NPSHr คงที่: จริง ๆ NPSHr สูงขึ้นเมื่อ Q เพิ่ม โดยเฉพาะเหนือ BEP — หน้านี้ใช้ค่าที่ BEP เป็นตัวเทียบ
ของไหล Newtonian: ของไหลที่ความหนืดเปลี่ยนตามอัตราเฉือน (slurry, polymer) ต้องใช้สหสัมพันธ์เฉพาะ
ปั๊มเดี่ยว ระบบเดี่ยว: ไม่รองรับปั๊มขนาน/อนุกรม ระบบท่อหลายสาขา หรือวาล์วควบคุมที่ปรับตัว — ใช้แบบจำลองระบบท่อเต็มรูปแบบของ DekEn สำหรับงานเหล่านี้

ANSI/HI 9.6.1 — Rotodynamic Pumps: Guideline for NPSH Margin (ระยะเผื่อ NPSH)
ANSI/HI 9.6.7 — Effects of Liquid Viscosity on Rotodynamic Pump Performance (การแก้ค่าความหนืด)
ANSI/HI 14.6 — Rotodynamic Pumps for Hydraulic Performance Acceptance Tests
API 610 / ISO 13709 — Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries (ช่วงทำงานเทียบ BEP, ใบสเปก)
Crane Co. — Flow of Fluids Through Valves, Fittings and Pipe, Technical Paper No. 410 (ค่า K ของฟิตติ้ง)
Swamee, P. K. & Jain, A. K. (1976) — Explicit equations for pipe-flow problems, J. Hydraulics Div. ASCE 102(5)
Karassik, I. J. et al. — Pump Handbook (ประสิทธิภาพนอก BEP, กฎความคล้าย — affinity laws)
Mott, R. L. — Applied Fluid Mechanics, 7th ed. (สมการพลังงาน, การเลือกปั๊ม)
ASME B36.10M / B36.19M — ขนาดและความหนาผนังท่อ (ตารางท่อที่ใช้)

ผลการคำนวณเป็นค่าเบื้องต้น — DekEn ใช้วิธีมาตรฐานที่อ้างอิงได้ แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนวิศวกรวิชาชีพ (PE) โปรดตรวจสอบกับข้อมูลโครงการและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปก่อสร้าง จัดซื้อ หรือออก RFQ

Indicative engineering results — DekEn implements published methods but is not a substitute for a licensed Professional Engineer. Verify against project data and applicable codes before construction, procurement, or RFQ.

ตรวจสอบแล้ว (เฉพาะกำลังและ affinity law)

เส้นโค้งระบบและจุดทำงานยังเป็นวิธีมาตรฐาน ไม่ได้เทียบกับค่าอ้างอิงภายนอก

ระดับ: ตรวจสอบแล้ว › วิธีมาตรฐาน › เบื้องต้น · ความหมายและหลักฐาน

ระบบจริงของคุณไม่ได้มีท่อเดียว

แบบจำลองระบบท่อแก้ทั้งระบบพร้อมกัน — วงรอบปิด ปั๊ม วาล์ว แรงดันกระชาก และการจำลอง 24 ชั่วโมง ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ แล้วกดรันดูผลจริงได้เลย ไม่ต้องสมัครบัญชี · สร้างระบบท่อของคุณเอง บันทึกโปรเจกต์ และทำ safety study ได้ในแพ็ก Pro

ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ ดูแพ็ก Pro