Der mechanische Leistungsbedarf einer Kreiselpumpe (Wellenleistung) ist direkt proportional zur Dichte des Fördermediums.
P2 ~ ρP2 = Wellenleistung
ρ = Dichte des FördermediumsDemgegenüber sind die Drosselkurve der Pumpe H(Q) und der Wirkungsgrad η(Q) unabhängig von der Dichte.Diese Zusammenhänge werden automatisch durch die Pumpenauswahlsoftware berücksichtigt.
Insbesondere sind dabei folgende Kriterien zu berücksichtigen:(1) Generelle Eignung des Pumpentyps
Prinzipbedingt sind Kreiselpumpen nur bis zu einer gewissen Viskosität, die von der Baugröße abhängt, geeignet. Bei sehr hohen Viskositäten ist eine Verdrängerpumpe zu wählen.(2) Pumpenkennlinien
Die Pumpenkennlinien sind in der Regel mit Wasser bei Standardbedingungen gemessen worden. Wenn eine abweichende Dichte und Viskosität vorliegt, sind die Kennlinien entsprechend umzurechnen. Dies passiert in der Regel automatisch durch die Pumpenauswahlsoftware, sofern es sich um ein Newtonsches Fluid handelt.(3) Werkstoffauswahl
Insbesondere wenn das Fördermedium abrasive oder aggressive Bestandteile enthält, ist die Auswahl geeigneter Werkstoffe von enormer Bedeutung. Viele Hersteller bieten hierfür Medien-Beständigkeitsinformationen an. Für einen derartigen Einsatz ist aber auf jeden Fall der direkte Kontakt zum Hersteller empfehlenswert.(4) Dichtungsauswahl
Neben der Medien-Werkstoff-Beständigkeit sind bei der Auswahl der geeigneten Dichtung die Charakteristik des Fördermediums zu berücksichtigen. Im Falle von gefährlichen Stoffen (z.B. giftige oder explosive Medien) oder besonders wertvollen Fluiden ist es in der Regel erforderlich, eine leckagefreie Lösung einzusetzen. Hier bieten sich Pumpen ohne Wellendichtung mit Spaltrohrmotor oder Magnetkupplung an.(5) Feststoff- oder Gasanteile
Enthält das Fördermedium mit Feststoff- und/oder Gasanteile, so sind spezielle Pumpenkonstruktionen zu wählen, die dafür vorgesehen sind. So verhindern zum Beispiel geeignete Laufräder das Blockieren der Pumpe bei festen oder fasrigen Bestandteilen. Gasanteile wirken sich auf das Saugverhalten von Kreiselpumpen aus. Ein höherer Gasgehalt führt zu einer Vergrößerung des erforderlichen NPSH-Wertes und damit zum früheren Eintritt von Kavitation.
Auf Grund der historischen Entwicklung wird in Europa, Asien, Australien, dem Großteil von Afrika und Teilen von Südamerika eine Netzfrequenz von 50 Hz verwendet, während sich für die öffentlichen Stromnetze in Nordamerika eine Netzfrequenz von 60 Hz durchgesetzt hat.Die Angabe der Netzfrequenz ist erforderlich für die Auswahl des elektrischen Antriebes. Bei Pumpen, die mit Wechsel- oder Drehstrommotoren ohne Frequenzumrichter betrieben werden, ändert sich die Motorsynchrondrehzahl im selben Verhältnis, wie die Frequenzen, also von 50 auf 60 Hz um den Faktor 1,2. Entsprechend der Affinitätsgesetze ändern sich dadurch auch die Leistungsdaten der Pumpe.Für die Anpassung der Leistungsdaten an den Betriebspunkt wird oftmals ein Frequenzumrichter verwendet. Dabei wird die mit Netzfrequenz bezogene elektrische Energie in eine Spannung mit einer anderen Frequenz umgewandelt, um die Motordrehzahl zu ändern.
Es besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen:
- Der Druckdifferenz zwischen druck- und saugseitigem Behälter. Er ist Null für offene Behälter sowie für geschlossene Kreisläufe.
- Der Höhenunterschied zwischen den Flüssigkeitsständen der druck- und saugseitigen Behälter bzw. des Ein- und Austritts des betrachteten Systems. Es ist Null für geschlossene Kreisläufe.
Dies bedeutet, für Kreisläufe (z.B. Heizungszirkulationssysteme) ist die statische Höhe immer Null.p
in, p
out = Drücke beim Ansaugen bzw. Ablassen der Flüssigkeitsstände
ρ = Flüssigkeitsdichte
g = Schwerkraft (9,81 m / s 2)
H
geo = statischer Höhenunterschied zwischen Saug- und Druckflüssigkeitsstand
Zu beachten ist, dass der
Rohrinnendurchmesser in Abhängigkeit vom Material und der Norm erheblich von der
Nennweite abweichen kann.Bei feststoffbeladenen Fördermedien ist oftmals ein
Mindestdurchmesser vorgeschrieben, der ein Verstopfen oder Blockieren der Rohrleitung verhindern soll. So ist für fäkalienhaltiges Abwasser entsprechend EN 12056 bzw. DWA Richtlinie ein Mindestdurchmesser von DN 80 gefordert, sofern keine Pumpe mit Zerkleinerungseinrichtung zum Einsatz kommt.Ein weiterer wichtiger Parameter ist die mittlere
Strömungsgeschwindigkeit. Hierbei sind gegensätzliche Anforderungen in Einklang zu bringen:
- Bei feststoffbeladenen Medien ist eine Mindestströmungsgeschwindigkeit erforderlich, um Ablagerungen zu vermeiden. In der Abwassertechnik sind hierfür 0,7 m/s vorgeschrieben.
- Ein kleiner Rohrleitungsdurchmesser führt zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu hohen Druckverlusten. Damit steigen die Betriebskosten der Anlage. Zudem ist die Gefahr durch Klappenschläge und Druckstöße bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten größer.
- Hohe Strömungsgeschwindigkeiten können zudem zu einer Geräuschbelästigung führen. Dies ist besonders für Installationen innerhalb von Gebäuden zu beachten.
- Ein großer Rohrleitungsdurchmesser ergibt demgegenüber höhere Investitionskosten durch den höheren Materialbedarf.
Für viele Einsatzgebiete gibt es Vorschriften oder Empfehlungen für die Dimensionierung von Rohrleitungen in nationalen oder internationalen Standards.Folgende Werte können einen ersten Anhaltspunkt für die Dimensionierung der Rohrleitung für einige Anwendungen geben:
- Schmutz-/ Abwasser – 0,7 … 2,3 m/s
- Aufstellung im Gebäude – 0,7 … 1,2 m/s
- Bewässerung – 0,5 … 1,5 m/s
- Heizung – 0,3 … 1,5 m/s
- Empfohlen – 0,5 … 0,8 m/s
- Hauptwasserleitungen – 1 … 2 m/s
- Wasserfernleitungen – bis zu 3 m/s
- Trinkwasser / Brauchwasser
- Druckleitungen – 1 … 2 m/s
- Saugleitungen – 0,5 … 1 m/s
In senso stretto, a differenza di soffianti e compressori, si parla di gas e fluidi comprimibili, nel caso di pompe per fluidi incomprimibili si parla di pompe per liquidi. Ciò significa che il volume del fluido rimane pressoché costante all’aumentare della pressione. In pratica, ciò include anche miscele liquide a basso contenuto di solidi o gas.Quando si trasportano liquidi, la pressione della pompa è necessaria per superare la resistenza al flusso che si verifica nel sistema di tubazioni, ad esempio durante la circolazione dell’acqua in un sistema di riscaldamento.Inoltre, in caso di diversi livelli di liquido, è necessario superare il dislivello (Hgeo), ad esempio durante il pompaggio per aumentare il livello o durante il riempimento dei contenitori.
