参数设置
介质设为水（rho = 1000 kg/m^3、g = 9.81 m/s^2 固定）。必需 NPSH（NPSHr）取决于具体泵型，本工具假设代表值 2.0 m。
吸入侧示意图
液面、吸入管和泵的相对位置示意。箭头表示 h_s（吸入扬程）和 h_loss（管路摩擦损失），用于直观理解可用 NPSH 的含义。
吸入扬程 h_s 与可用 NPSH
横轴＝h_s (m)／纵轴＝NPSHa (m)。红色带＝气蚀区域（NPSHa < NPSHr）／黄色点＝当前运行点。
理论与主要公式
可用 NPSH 是吸入侧绝对压力水柱减去蒸气压水柱、几何扬程与管路摩擦损失后的剩余值，是衡量气蚀余量的核心指标。
可用 NPSH（NPSHa）：
$$\mathrm{NPSH}_a = \frac{P_\text{atm} - P_v}{\rho\,g} - h_s - h_\text{loss}$$
气蚀安全条件与余量：
$$\mathrm{NPSH}_a \geq \mathrm{NPSH}_r + M,\qquad M = \mathrm{NPSH}_a - \mathrm{NPSH}_r$$
$P_\text{atm}$：大气压 [Pa]，$P_v$：液体饱和蒸气压 [Pa]，$h_s$：吸入扬程 [m]（泵在液面之上为正），$h_\text{loss}$：吸入管摩擦损失 [m]，$\rho = 1000$ kg/m³（水），$g = 9.81$ m/s²，$M$ 为安全余量（本工具以 $M > 0.5$ m 判定为「安全」）。
NPSH 模拟器是什么
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老师，泵选型时被告知要确认 NPSHa 大于 NPSHr，那 NPSHa 究竟在算什么呢？
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简单说，它是流体到达泵吸入口时「距离开始汽化还剩多少」的水柱压头量。公式是 $\mathrm{NPSH}_a = (P_\text{atm}-P_v)/(\rho g) - h_s - h_\text{loss}$：取大气压水柱减去蒸气压水柱，再减去把流体抬升到泵口的几何高度和管路摩擦损失。结果为正还有余量，接近零就开始气蚀。
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蒸气压 $P_v$ 随温度指数上升。20°C 时只有 2.3 kPa，到 80°C 飙升到约 47 kPa，公式中 $-P_v/(\rho g)$ 一项就把 NPSHa 砍掉一大块。把本工具里的 $P_v$ 从 2.3 拉到 47 kPa，可以看到 NPSHa 下降约 4.5 m。锅炉给水泵几乎都需要倒灌运行就是这个道理。
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吸入侧管路那么短，为什么 h_loss 还会有这么大影响？
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吸入管虽然只有 5～10 m，但摩擦损失与流速平方成正比，提高流量后立刻变大。例如 50 mm 管以 1 m³/min 流动，摩擦损失就有几米。实务里的金科玉律是「吸入管比出口大一档」。本工具把弯头、滤网、偏心异径等局部损失合并到一个 h_loss 中处理。
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安全余量 0.5 m 真的够用吗？感觉应该再多留一些。
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教科书把 0.5 m 视为「最低限」，API 610 与 ANSI/HI 推荐约 1.0 m。考虑 NPSHr 试验误差（约 ±10%）、运行点漂移、温度上升导致 $P_v$ 变化等因素，1 m 才是稳妥目标。本工具以 0.5 m 作「安全/危险」分界，但在真实设计里建议把目标定在 1 m 以上。
常见问题
因为大气压 $P_\text{atm}$ 随海拔降低。海平面 101.3 kPa 在海拔 1,000 m 时降至约 89.9 kPa，3,000 m 约 70 kPa，富士山顶（3,776 m）约 64 kPa。NPSHa 公式中第一项 $(P_\text{atm}-P_v)/(\rho g)$ 在 3,000 m 时就直接减少约 3.7 m，安全余量也同步缩水。山区电厂、水电站取水设施必须做大气压修正。在本工具中把 slPatm 调到 70～80 kPa 就能模拟高海拔条件。
不会绝对避免。倒灌运行（h_s < 0）确实能提高 NPSHa，但条件不利时仍可能气蚀。例如 $P_v$ 取 50 kPa（约 80°C 水），蒸气压水柱本身就消耗约 5.1 m，加上 3 m 管路摩擦损失，即使倒灌 −2 m，NPSHa 也只有约 4.5 m。若泵的 NPSHr = 4 m，余量只有 0.5 m，已属「危险」区。倒灌是有效手段，但不是万能药，必须计算确认。
通常按 ISO 9906 或 ANSI/HI 1.6 进行实机气蚀试验：逐渐降低吸入压力，监测全扬程，扬程下降 3% 时所对应的吸入侧 NPSH 即为 NPSHr（也称 NPSH3）。NPSHr 与流量和有无诱导轮关系密切，所以厂家在样本中给出 NPSHr-流量曲线。本工具假定代表值 2.0 m，但真实选型必须查阅供应商提供的实测 NPSHr 曲线。
基本公式不变，但 $\rho$ 与 $P_v$ 必须替换。本工具固定 $\rho$ = 1000 kg/m³（水），因此对柴油（$\rho \approx 850$ kg/m³）来说，水柱与压力的换算关系会偏移：1 m 液柱约对应 8.34 kPa 而非 9.81 kPa。LNG 与液氨往往在饱和状态附近运行，$P_v$ 几乎等于工作压力，NPSHa 极难保证。制冷剂系统通常改用「相对饱和液的过冷度」作为设计指标。本工具适合教学，工业级设计需配合专业物性软件（如 Aspen HYSYS）。
实际应用
火电与核电的锅炉给水泵：180°C 级锅炉给水的饱和蒸气压接近 1 MPa，靠开放水箱在大气压下根本无法满足 NPSHa。常用方案是在高处布置除氧器以提供数十米倒灌水头，再加一台前置增压泵提高压力后送入主给水泵，形成两级系统。把本工具中的 $P_v$ 调到上限 50 kPa（相当于 80°C 水），可以体会到必须把 h_s 推到很负的位置才能进入安全区。
城市原水取水泵：在江河湖泊取水时，水位变动与管路长度直接影响 NPSHa。枯水期水位下降使 h_s 增大，夏季水温升高使 $P_v$ 上升，两者同时恶化。设计时按「最低水位 + 最高水温」组合计算 NPSHa，并要求至少高出 NPSHr 1.0 m。在本工具里依次扫掠多种条件，可直观找到最不利的运行点，并据此完成设计。
炼油厂的轻质油泵：对石脑油、LPG 等高蒸气压介质，NPSHa 始终是设计关键路径。API 610 要求汽油类 NPSHa ≥ NPSHr + 0.6 m，更轻馏分则要求 + 1.0 m。布置阶段必须最小化塔底到泵吸入口的管路压损与喷嘴标高，本工具这种「速查」式计算在初步研究阶段非常实用。
建筑给水与冷却水泵：常温水系统中，从屋顶冷却塔降到地下机房循环冷却水时，管路摩擦损失 h_loss 的估算误差直接影响 NPSHa。实务中按「设计流量 110%」「过滤器堵塞」等不利组合计算，确保最严苛工况下 NPSHa 仍满足要求。在评估「能否换用更细管路改造」时，本工具也能快速给出影响。
常见误解与注意事项
最常见的误解是 「只要把泵装在液面以下就不会气蚀」。h_s 取负值确实提升 NPSHa，但对热水或挥发性介质来说，蒸气压主导一切，倒灌也常常没有余量。例如 80°C 水的 $P_v \approx 47$ kPa，蒸气压水柱本身就消耗约 4.8 m。NPSHr = 3 m 的泵需要 7.8 m 以上的倒灌水头才安全。在本工具中把 $P_v$ 调到 47 kPa，可以亲眼看到 NPSHa 曲线明显下移。
其次常见的是误以为 「NPSHa 与流量无关」。实际上流量增大后，吸入管摩擦损失 $h_\text{loss}$ 按流速平方上升，所以 NPSHa 随流量下降；与此同时泵的 NPSHr 又随流量上升。两条曲线在流量上方向相反，超过某一流量必然进入气蚀。这就是「泵的最大可用流量受气蚀限制」的本质，在本工具中把 h_loss 当作流量代理参数来扫掠即可观察到。
最后请勿误认为 「本工具的 NPSHr = 2 m 适用于所有泵」。实际 NPSHr 的范围很宽：小型屏蔽泵可能低于 0.5 m，中型离心泵 2～5 m，大型锅炉给水泵可超过 10 m；带诱导轮的低 NPSHr 设计、随流量陡增的非定常曲线等也都因厂家而异。本工具仅适合教学性质的 NPSHa 灵敏度分析，真实选型时请取得厂家实测的 NPSHr-流量曲线后再做判断。