💧 NPSH 계산기

펌프의 순흡입수두/Net Positive Suction Head를 계산합니다.

💧 NPSH Calculator

탱크 위치 (Tank Position)

탱크 타입 (Tank Type)

유체 선택 (Fluid Selection)

대기압 (Atmospheric pressure)

표면압력 (Surface pressure)(대기압과 동일)

증기압 (Vapor pressure)

액체 밀도 (Liquid density)

온도 (Temperature)

거리 (Distance)

마찰 손실 (Friction loss)

NPSH Required (펌프 요구값)

📊 NPSH 시각화

NPSH Available 공식

NPSH Available = (Psurf - Pvap)/(ρ×g) - Z - Hf

• Psurf: 표면 압력 = Patm + Pres (kPa, Pa)

• Pvap: 증기압 (kPa, Pa)

• ρ: 액체 밀도 (kg/m³)

• g: 중력가속도 (9.81 m/s²)

• Z: 액체 표면과 펌프 입구 사이의 높이

• Hf: 마찰 손실

Tank Position에 따른 Z 값

Above Pump: 액체가 펌프보다 위에 있음 (Z = +거리)

Below Pump: 액체가 펌프보다 아래에 있음 (Z = -거리)

• 양수 Z: 중력이 도움 (정압 수두)

• 음수 Z: 중력이 방해 (흡입 양정)

증기압 (Antoine 방정식)

log₁₀(P) = A - B/(C + T)

• T: 온도 (°C), P: 증기압 (mmHg)

• Pa 변환: P(kPa, Pa) = P(mmHg) × 133.322

NPSH 안전 기준

NPSHr 기반 평가 (권장):

• 안전: NPSH Available ≥ 1.3 × NPSHr

• 주의: 1.0 × NPSHr ≤ NPSH Available < 1.3 × NPSHr

• 위험: NPSH Available < NPSHr

절대값 기준 (NPSHr 미입력시):

• 안전: NPSH Available > 3

• 주의: 2 < NPSH Available ≤ 3

• 위험: NPSH Available ≤ 2

계산기 설명

NPSH(Net Positive Suction Head, 순흡입수두)는 펌프 흡입구에서 유체가 캐비테이션(cavitation) 없이 안정적으로 흡입될 수 있는 압력 수두의 여유분을 나타내는 핵심 지표입니다. 펌프 설계·선정 시 누락할 수 없는 항목입니다.

캐비테이션이란 유체의 압력이 국소적으로 증기압 이하로 떨어질 때 기포가 생성되고, 다시 압력이 회복되며 기포가 붕괴하면서 임펠러와 케이싱에 충격과 침식을 일으키는 현상입니다. 효율 급락, 소음·진동, 그리고 영구적인 손상을 유발합니다.

이 계산기가 구하는 것

시스템이 제공하는 NPSHa(가용 순흡입수두, Available)를 계산하고, 펌프 데이터시트의 NPSHr(필요 순흡입수두, Required)과 비교하여 캐비테이션 안전 여부를 평가합니다. 탱크 위치(펌프 위/아래), 개방/밀폐 탱크, 유체 종류, 온도, 거리, 마찰 손실을 모두 반영합니다.

왜 필요한가

펌프 고장·수명 단축의 주원인인 캐비테이션을 사전에 방지
흡입 배관 배치와 탱크 높이를 결정할 때 안전 마진 확보
고온 유체·휘발성 유체(물, 에탄올, 벤젠 등)에서의 증기압 영향을 정량 평가

계산 공식

NPSHa (가용 순흡입수두)

대기압(또는 탱크 표면압) 헤드에서 증기압 헤드를 뺀 압력 여유에, 펌프 대비 액면 높이에 따른 위치 수두 Z와 배관 마찰 손실 수두 Hl을 더하거나 빼서 구합니다. 액면이 펌프보다 위(above)이면 +Z, 아래(below)이면 −Z입니다.

\text{NPSHa} = \frac{P_{surf} - P_{vap}}{\rho \cdot g} \pm Z - H_l

Z: + above pump, − below pump

P_surf — 탱크 표면의 절대 압력 (대기개방 시 대기압) [Pa (psi, psf)]
P_vap — 유체의 증기압 (온도에 따라 결정) [Pa (psi, psf)]
ρ — 액체 밀도 [kg/m³ (lb/ft³)]
g — 중력 가속도 (9.81 m/s² 또는 32.174 ft/s²)
Z — 펌프 대비 액면 높이(위치 수두) [m (ft)]
H_l — 흡입 측 마찰·국부 손실 수두 [m (ft)]

식의 의미 (어떻게 구하나)

표면 압력이 높을수록, 증기압이 낮을수록(온도가 낮을수록) NPSHa는 커집니다.
액면이 펌프보다 위에 있으면 +Z로 더해지고, 아래 있으면 −Z로 빼져 NPSHa가 줄어듭니다.
흡입 배관이 길수록, 굴곡·밸브가 많을수록 H_l이 커져 NPSHa가 감소합니다.
안전 판정: NPSHa ≥ NPSHr(권장 1.3배 이상)이면 캐비테이션 안전.

계산 예시

20°C 물(ρ ≈ 998 kg/m³, P_vap ≈ 2.34 kPa)을 대기압(101.3 kPa) 개방 탱크에서 펌프보다 2 m 위에 두고, 흡입 마찰 손실 1.5 m인 경우: (101.3−2.34)kPa / (998×9.81) ≈ 10.1 m 의 압력 헤드에 +2 m(위치) − 1.5 m(마찰)을 더해 NPSHa ≈ 10.6 m 가 됩니다.

유용한 팁

실무 팁

흡입 양정(펌프보다 아래 위치)을 최소화하세요 — 펌프를 유체에 가깝고 낮게 배치하는 것이 가장 확실합니다.
흡입관 직경을 키워 유속과 마찰 손실을 줄이세요 (손실은 유속의 약 2제곱에 비례).
고온 유체는 증기압이 급상승하므로, 가능하면 탱크를 가압하거나 펌프를 액면 아래에 두세요.

한계와 주의사항

NPSHr은 펌프 회전수·유량에 따라 변하므로, 운전점(최대 유량) 데이터시트 값을 사용해야 합니다.
이 계산은 정상 상태 정상 흐름을 가정합니다. 기동·정지 시 과도 압력 변동은 고려하지 않습니다.
증기압은 Antoine 식으로 추정되며 유체별 유효 온도 범위를 벗어나면 오차가 큽니다.

SeriesCalc