Schlagwort: Förderhöhe

Statische Gesamthöhe

Posted on von Jens-Uwe Vogel
Es besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen:
  1. Der Druckdifferenz zwischen druck- und saugseitigem Behälter. Er ist Null für offene Behälter sowie für geschlossene Kreisläufe.
  2. 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. pin, pout = Drücke beim Ansaugen bzw. Ablassen der Flüssigkeitsstände ρ = Flüssigkeitsdichte g = Schwerkraft (9,81 m / s 2) Hgeo = statischer Höhenunterschied zwischen Saug- und Druckflüssigkeitsstand

Pumpenkennlinie

Posted on von bs
Der Verlauf der Pumpenkennlinie ist gekrümmt und fällt im Diagramm von links nach rechts mit zunehmendem Förderstrom ab. Die Neigung der Kennlinie wird durch die Konstruktion der Pumpe und insbesondere auch durch die Bauform des Laufrades bestimmt. Das Charakteristische an der Pumpenkennlinie ist die gegenseitige Abhängigkeit des Förderstromes und der Förderhöhe. Jede Änderung der Förderhöhe hat stets auch eine Änderung des Förderstromes zur Folge. Großer Förderstrom -> geringe Förderhöhe Kleiner Förderstrom -> große Förderhöhe Obwohl ausschließlich das installierte Rohrleitungssystem auf Grund der Eigenwiderstände vorgibt, welcher Förderstrom bei gegebener Pumpenleistung gefördert wird, kann die betreffende Pumpe immer nur einen Betriebspunkt auf ihrer Kennlinie einnehmen. Dieser Betriebspunkt ist der Schnittpunkt der Pumpenkennlinie mit der jeweiligen Rohrnetzkennlinie. Neben der Q-H-Kennlinie sind bei Kreiselpumpen häufig folgende Kennlinien zu finden:
  • Leistung
    • Wellenleistung P2(Q)
    • Leistungsaufnahme P1(Q) (häufig bei Tauchmotorpumpen und Nassläuferpumpen)
  • Wirkungsgrad
    • Hydraulischer Wirkungsgrad ηhydr(Q)
    • Gesamtwirkungsgrad ηtot(Q) (häufig bei Tauchmotorpumpen und Nassläuferpumpen)
  • NPSH erforderlich NPSHreq(Q)
  • Drehzahl n(Q)
 

Berechnung der Anlagenkennlinie

Posted on von bs
Die notwendige Förderhöhe einer Pumpe in einer unverzweigten Rohrleitung erhält man aus der BERNOULLI-Gleichung für eindimensionale, stationäre Strömungen inkompressibler Medien: pin, pout = Drücke beim Ansaugen bzw. Ablassen der Flüssigkeitsstände ρ = Flüssigkeitsdichte g = Fallbeschleunigung (9,81 m/s²) Hgeo = statischer Höhenunterschied zwischen den Flüssigkeitsniveaus der saug- und druckseitigen Behälter Hl,tot = Gesamtrohrreibungsverlust zwischen Ein- und Austritt vin, vout = mittlere Strömungsgeschwindigkeiten in saug- bzw. druckseitigen Behältern Die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten in den saug- bzw. druckseitigen Behältern sind nach dem Kontinuitätsgesetz meist unbedeutend klein und können vernachlässigt werden, wenn die Tankflächen im Vergleich zu denen der Rohrleitungen relativ groß sind. In diesem Fall wird die obige Formel vereinfacht, zu: Der statische Teil der Anlagenkennlinie, d.h. der Teil, der nicht von der Strömungsgeschwindigkeit und damit dem Förderstrom abhängt, lautet: Für geschlossene Systeme ergibt sich dieser Wert zu null. Die Gesamtverlusthöhe setzt sich aus den Verlusten aller Komponenten der Saug- und Druckleitung zusammen. Sie ist bei genügend großen REYNOLDS-Zahlen dem Quadrat des Volumenstromes proportional. g = Fallbeschleunigung (9,81 m/s²) Hl,tot = Gesamtreibungsverlust zwischen Ein- und Austritt vi = mittlere Strömungsgeschwindigkeiten durch die Rohrquerschnittsfläche i Ai = charakteristische Rohrquerschnittsfläche ζi = Reibungsverlustbeiwert für Rohre, Formstücke usw. Q = Förderstom k = Proportionalitätsfaktor Unter den genannten Voraussetzungen kann man nun die Parabel der Anlagenkennlinie angeben: Der Proportionalitätsfaktor k wird aus dem gewünschten Betriebspunkt bestimmt. Der Schnittpunkt der Anlagenkennlinie mit der pumpenspezifischen Drosselkurve (Pumpenkennlinie) stellt den tatsächlichen Betriebspunkt dar.

Anlagenkennlinie

Posted on von bs
Die Anlagenkennlinie setzt sich aus einem statischen und einem dynamischen Anteil zusammen. HA = HA,0 + Hv(Q) Sie ist hauptsächlich durch die statische Höhendifferenz HGeo zwischen den Flüssigkeitsständen an Saug- und Drucktank sowie die Reibungsverluste Hv durch das gesamte Flüssigkeitsströmungssystem gekennzeichnet. Der statische Anteil HA,0 ist unabhängig von der Fließgeschwindigkeit (und somit vom Förderstrom). Er enthält den geodätischen Höhenunterschied sowie die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckbehälter bzw. Ein- und Austrittspunkt des betrachteten Systems. Bei geschlossenen Kreisläufen (z.B. Heizungszirkulation) ist die statische Höhe immer Null. Der dynamische Anteil der Kennlinie beschreibt die Rohrleitungsverluste, die vom Förderstrom abhängen. Bei turbulenter Strömung von NEWTONschen Flüssigkeiten mit konstanten Verlustbeiwerten der Anlagenkomponenten ergibt sich die Kennlinie zu einer quadratischen Parabel. Wenn die statische Höhe und der Sollbetriebspunkt bekannt sind, kann man daraus die Anlagenkennlinien mit hinreichender Genauigkeit darstellen.

Dimensionierungskriterien

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Die wichtigsten vier Kriterien sind: WAS für ein Medium? –> Fördermedium WIEVIEL Menge? –> Fördermenge WOHIN, wie weit, wie hoch? –> Förderstrecke WOMIT soll gepumpt werden? –>  Förderaggregat Bei bekannter Fördermenge und Förderstrecke kann mit Hilfe der Druckverlustberechnung die Förderhöhe berechnet werden. Fördermenge und Förderhöhe bilden zusammen den Soll-Betriebspunkt für die Pumpenauslegung.

Betriebspunkt einer Kreiselpumpe

Posted on von bs
Er gibt die Werte von Förderstrom und Förderhöhe an, die sich beim stationären Betrieb mit der zu der Förderhöhenkennlinie der Pumpe gehörigen Drehzahl n einstellen.” Unter dem gewünschten Betriebspunkt soll der Punkt der Anlagenkennlinie verstanden werden, für den entsprechend der Rohrleitungsberechnungen eine Pumpe gesucht ist. Ziel der Auswahl ist es (neben anderen Kriterien, wie z. B. maximaler Wirkungsgrad), die Abweichung zwischen dem gewünschten Betriebspunkt und dem (wirklichen) Betriebspunkt zu minimieren. Der Betriebspunkt der Anlage liegt immer im Schnittpunkt zwischen der Pumpen- und der augenblicklichen Anlagenkennlinie. Er wandert bei konstanter Drehzahl auf der Drosselkurve bei steigendem Rohrleitungswiderstand zu einem kleineren Volumenstrom. Der Betriebspunkt sollte in der Nähe des Wirkungsgradoptimums liegen.

Gesamtförderhöhe

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Die Förderhöhe ist definiert als die effektive mechanische Kraft, die von der Pumpe auf das Fördermedium ausgeübt und als Gewichtseinheit bei der lokalen Gravitationskonstante ausgedrückt wird. Sie ist bei konstanter Drehzahl und konstantem Durchfluss unabhängig von der Dichte des Fluids, aber abhängig von dessen Viskosität.

Haltedruckhöhe

Posted on von bs
Allgemein erkennbar ist die starke Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl. Bei unveränderter Bauform entspricht: Hohe Drehzahl -> Hohe Haltedruckhöhe Niedrige Drehzahl -> Niedrige Haltedruckhöhe Um etwaige Unsicherheiten bei der Auslegung des Betriebspunktes zu berücksichtigen, sind diese Werte bei der Auswahl der Pumpe mit einem Sicherheitszuschlag von 0,5 m zu erhöhen. Für die Haltedruckhöhe HH ist per Definition messtechnisch festgelegt, dass bei der Haltedruckhöhe HH eine Mindestkavitation zulässig ist, die:
  • Die Förderhöhe der Pumpe im Nennpunkt um 3 % reduziert
  • Keine die Funktion und Lebensdauer beeinträchtigende Werkstoffzerstörungen auftreten lässt.
Durch die zulässige Kavitation können immer noch Kavitationsgeräusche auftreten, die zum Teil als störend empfunden werden. Zur Beseitigung der Restkavitation ist es erforderlich, die errechnete Mindestzulaufhöhe mit einem Zuschlag von rd. + 1 bis + 5 m zu versehen. Dieser Zuschlag ist abhängig von der Drehzahl und vom Betriebspunkt der Pumpe.