Was sind die Leistungsmerkmale von Kreiselpumpen – Definition

Leistungsmerkmale von Kreiselpumpen

Obwohl die Theorie der Kreiselpumpen viele qualitative Ergebnisse liefert, liegt der wichtigste Indikator für die Leistung einer Pumpe in umfangreichen hydraulischen Tests .

In der Industrie werden die Eigenschaften aller Pumpen normalerweise anhand ihrer QH-Kurve  oder Leistungskurve  (Durchflussrate – Höhe) abgelesen . Wie zu sehen ist, verwenden die Leistungsdiagramme einen Ausstoß – Q (normalerweise in m ³ / h) und einen Pumpenkopf – H (normalerweise in m) als grundlegende Leistungsvariablen.

Systemkopf

Im Kapitel über Druckverluste wurde festgestellt, dass sowohl Hauptverluste als auch Nebenverluste in Rohrleitungssystemen proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit sind . Es ist offensichtlich, dass der Systemkopfverlust direkt proportional zum Quadrat des Volumenstroms sein muss, da der Volumenstrom direkt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist.

Es muss hinzugefügt werden, dass das offene Hydrauliksystem nicht nur den Reibkopf, sondern auch den Elevationskopf enthält , was berücksichtigt werden muss. Der Elevationskopf (statischer Kopf) repräsentiert die potentielle Energie eines Fluids aufgrund seiner Elevation über einem Referenzniveau.

In vielen Fällen ist der Gesamtkopf eines Systems eine Kombination aus Elevationskopf und Reibkopf, wie in der Abbildung gezeigt.

In der Nukleartechnik sind die meisten Hydrauliksysteme geschlossene Hydraulikkreise, und diese Systeme haben nur einen Reibkopf (kein statischer Kopf).

Pumpenkopf – Leistungskurve

In der Fluiddynamik wird der Begriff Pumpenkopf verwendet, um die kinetische Energie zu messen, die eine Pumpe erzeugt. Die Förderhöhe ist ein Maß für die Höhe der inkompressiblen Flüssigkeitssäule, die die Pumpe aus der kinetischen Energie erzeugen kann, die die Pumpe an die Flüssigkeit abgibt. Die Förderhöhe und die Durchflussmenge bestimmen die Leistung einer Pumpe, die in der Abbildung grafisch als Leistungskurve oder Pumpenkennlinie dargestellt ist . Der Hauptgrund für die Verwendung von Förderhöhe anstelle von Druck zur Bestimmung der Leistung einer Kreiselpumpe ist, dass dieDie Höhe der Flüssigkeitssäule hängt nicht vom spezifischen Gewicht (Gewicht) der Flüssigkeit ab , während sich der Druck einer Pumpe ändert. In Bezug auf den Druck ist der Pumpenkopf ( ΔP- _Pumpe ) die Differenz zwischen dem Systemgegendruck und dem Eingangsdruck der Pumpe.

Die maximale Pumpenhöhe einer Kreiselpumpe wird hauptsächlich durch den Außendurchmesser des Pumpenlaufrads und die Wellenwinkelgeschwindigkeit  – Drehzahl der rotierenden Welle bestimmt. Die Förderhöhe ändert sich auch, wenn der Volumenstrom durch die Pumpe erhöht wird.

Wenn eine Kreiselpumpe mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit arbeitet , bewirkt eine Erhöhung der Systemhöhe (Gegendruck) auf den strömenden Strom eine Verringerung des Volumenstroms , den die Kreiselpumpe aufrechterhalten kann.

Die Beziehung zwischen dem Pumpenkopf und dem Volumenstrom (Q) , die eine Kreiselpumpe aufrechterhalten kann, hängt von verschiedenen physikalischen Eigenschaften der Pumpe ab:

• die der Pumpe zugeführte Leistung
• die Winkelgeschwindigkeit der Welle
• Art und Durchmesser des Laufrads

und die verwendete Flüssigkeit:

• Flüssigkeitsdichte
• Flüssigkeitsviskosität

Diese Beziehung ist sehr kompliziert und ihre Analyse liegt in umfangreichen hydraulischen Tests bestimmter Kreiselpumpen. Wie aus dem Bild unten ersichtlich.

Betriebseigenschaften eines Hydraulikkreislaufs

Wenn wir die Reibungseigenschaften  (Systemkopf) eines Hydraulikkreislaufs und die Leistungskurve zusammenstellen, beschreibt das Ergebnis die Eigenschaften des gesamten Systems (z. B. eine Schleife des Primärkreises ). Die folgende Abbildung zeigt eine typische Leistungskurve für eine Kreiselpumpe in Bezug auf den Reibkopf des Systems.

Der Pumpenkopf auf der vertikalen Achse ist die  Differenz zwischen dem Systemgegendruck und dem Eingangsdruck der Pumpe ( ΔP- _Pumpe ). Der Volumenstrom (Q) auf der horizontalen Achse ist die Geschwindigkeit, mit der Flüssigkeit durch die Pumpe fließt. Wie zu sehen ist, ist der Kopf bei geringer Entladung ungefähr konstant und fällt dann bei Q _max auf Null ab . Bei geringer Fördermenge können die Eigenschaften instabil sein (mit positiver Neigung des Pumpenkopfes). Dies ist eine unerwünschte Eigenschaft, da eine instabile Pumpe zwischen den beiden möglichen Kombinationen der Durchflussrate zu schwingen beginnen kann und die Rohrleitung vibrieren kann.

Bei der Durchflussrate Q1 gewinnt die Pumpe mehr Förderhöhe als die Reibungsverluste verbraucht, daher steigt die Durchflussrate durch das System . Die Durchflussmenge stabilisiert sich an dem Punkt, an dem die Reibungsverluste die Pumpeneigenschaften schneiden .

Um die Leistung von Kreiselpumpen zu charakterisieren, werden folgende Begriffe definiert:

• Absperrkopf
• Pumpeneffizienz
• Bester Effizienzpunkt – BEP
• Bremsleistung
• Positiver Netto-Saugkopf