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.
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.
Der Punkt setzt sich aus dem Volumenstrom Q und der Fördermenge H zusammen.
Zur Berechnung des Auslegungspunktes wird zunächst der erforderliche Volumenstrom (Fördermenge der Pumpe) bestimmt. Dieser kann je nach Anwendung von verschiedenen Größen abhängen (z.B. Wärmebedarf bei Heizungssystemen, anfallende Abwassermenge usw.). Mit Hilfe des berechneten Volumenstroms werden dann die Reibungsverluste der Rohrleitung bestimmt, die dann zusammen mit der statischen Förderhöhe die Gesamtförderhöhe der Pumpe ergibt.
Falls für die Anwendung eine Mindestfließgeschwindigkeit vorgeschrieben ist und diese für den berechneten Förderstrom nicht erreicht wird, wird der Bemessungsförderstrom angepasst, so dass die Mindestfließgeschwindigkeit erreicht wird. Die Pumpe läuft dann im Ausschaltbetrieb (diskontinuierlich).
Der Auslegungspunkt der Anlage ist für die Pumpenauswahl der gewünschte Betriebspunkt (Soll-Betriebspunkt). Die Standardpumpen besteht zwischen dem gewünschten und dem wirklichen Betriebspunkt in der Regel eine Abweichung. Die zulässige Abweichung hängt vom Einsatzgebiet ab und wird teilweise durch geltende Normen geregelt.
Bei drehzahlgeregelten Pumpen wird die Drehzahl der Pumpe so modifiziert, dass der Soll-Betriebspunkt exakt angefahren wird. Insbesondere bei Systemen, die in verschiedenen Lastzuständen betrieben werden (z.B. Heizungsanlage), ist dadurch ein effizienter Betrieb möglich.
In Abhängigkeit von der Konstruktion der Pumpe stehen weitere Möglichkeiten zur Verfügung, um die Pumpenkennlinie an den Sollbetriebspunkt anzupassen. Neben der Drehzahländerung sind folgende Methoden weit verbreitet:
- Laufradabdrehen
- Schaufelwinkelverstellung bei Axialpumpen
- Drosselung
- Bypass
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.
Der Sollförderstrom für die Auslegung einer Pumpe wird aus der Anwendung ermittelt, zum Beispiel für Heizungssysteme aus der Wärmebedarfsberechnung oder für Abwassersysteme aus statistischen Kenngrößen zur maximal zu erwarteten Abwassermenge. Für viele Anwendungen existieren hierzu nationale und internationale Normen.
Die Kennlinien einer Kreiselpumpe (z.B. Förderhöhe, Leistungsaufnahme, Wirkungsgrad) werden in Abhängigkeit vom Förderstrom angegeben.
