Fördermedium

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.

Viskosität

In NEWTONschen Flüssigkeiten entstehen bei laminaren Strömungsvorgängen Schubspannungen und dem Druck überlagerte Normalspannungen, die der Deformationsgeschwindigkeit proportional sind, wobei der Proportionalitätsfaktor die dynamische Viskosität ist. Die kinematische Viskosität ist definiert als: Die Viskosität ist temperatur- und druckabhängig, wobei die Druckabhängigkeit bei Flüssigkeiten vernachlässigbar klein ist. Bei nicht-NEWTONschen Flüssigkeiten kann die Viskosität außerdem zeitabhängig sein (thixotropes bzw. rheopexes Fließverhalten). Sie ist dann nicht mehr als Stoffwert angebbar. Die Viskosität eines Mediums hat sowohl einen Einfluss auf die Rohrleitungskennlinie als auch auf die Pumpenkennlinie. Für Kreiselpumpen werden die Pumpenkennlinien in der Praxis bei einer kinematischen Viskosität von über 10 mm²/s umgerechnet.

Nicht-NEWTONsche Flüssigkeiten

Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Deformations- und Spannungstensor nicht gegeben ist und/oder dass die Viskosität zeitabhängig ist. Nicht-NEWTONsches Fließverhalten kann z. B. bei folgenden Medien beobachtet werden:
  • Gasruß in Ölfirnis
  • Getreidekornsuspension in Wasser
  • Abwasserschlamm
  • Fäkalien
  • Zahnpasta
  • Mörtel
  • Seifenlösungen
Beispiele: Bei zahlreichen Farben und Lacken lässt sich ein thixotropes Verhalten beobachten, d. h. die Viskosität ist zeitabhängig. Beim Rühren mit konstanter Winkelgeschwindigkeit lässt sich zunächst ein sehr großer Widerstand beobachten, während nach einiger Zeit die Viskosität deutlich abnimmt und gegen einen unteren Grenzwert strebt. Viele industrielle Schlämme z. B. Suspensionen von Kalk (Mörtel) und Kreide (Zahnpasta) zeigen viskoplastisches Verhalten. Unterhalb der Fließspannung (Fließgrenze) verhalten sie sich wie Festkörper und darüber hinaus wie Fluide. Lösungen und Schmelzen vieler hochpolymerer Stoffe sowie Suspensionen mit länglichen Partikeln wie Kautschuke und Seifenlösungen verhalten sich strukturviskos. Die Viskosität dieser Fluide nimmt mit steigender Schergeschwindigkeit ab. Das umgekehrte Verhalten (dilatantes Verhalten) findet man z.B. bei einigen hochkonzentrierten Suspensionen. Hier steigt die Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit. Sowohl die Pumpenkennlinien als auch die klassischen Verfahren für die Rohrleitungsberechnung gehen von einer konstanten Viskosität aus und besitzen für Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten keine Gültigkeit. In Abhängigkeit vom Fließverhalten des Fördermediums können sie bestenfalls als Näherung verwendet werden. Für viele Nicht-Newtonsche Medien gibt es deshalb spezielle Berechnungs- oder Näherungsverfahren für die Auslegung.

NEWTONsche Flüssigkeit

Bei eindimensionaler Strömung gilt:   Von NEWTONschen Fluiden spricht man z.B. bei den Fließvorgängen von:
  • Wasser
  • Ölen
  • Gasen
  • Quecksilber
  • Alkohol
  • Benzin
Falls nicht bekannt ist, ob ein Medium NEWTONsches Fließverhalten zeigt oder nicht, sollten Laborversuche durchgeführt werden.