Fördermenge und Förderhöhe einer Pumpe

Fördermenge - Q [m³/Stunde] - das Volumen des von der Pumpe pro Zeiteinheit geförderten Wassers. Die Fördermenge der Pumpe wird durch den Arbeitspunkt auf ihrer Kennlinie bestimmt und hängt, neben den konstruktiven Eigenschaften, von der Drehzahl des Laufrads und den hydraulischen Eigenschaften des Netzes ab.

Die optimale Fördermenge der Pumpe wird beim maximalen Wirkungsgrad erreicht. Die tatsächliche Fördermenge der Pumpe kann anhand der Förderhöhen-Kennlinie bestimmt werden, wenn die erzeugte Förderhöhe bekannt ist.

Förderhöhe - H [m] - der Druckunterschied zwischen den Ein- und Austrittsstutzen der Pumpe.

H = Hz + (Pein - Paus)/(ρg) + dh + (C²ein - C²aus)/(2g)

wobei

Hz - die geometrische Förderhöhe in Metern, entspricht dem Höhenunterschied zwischen den Flüssigkeitsspiegeln im oberen und unteren Reservoir;
(Pein - Paus)/(ρg) - die Höhe in Metern, die dem Druckunterschied (Pa) im oberen und unteren Reservoir entspricht;
dh - die Summe der hydraulischen Verluste (durch Reibung und lokale Widerstände) in den Saug- und Druckleitungen, m;
(C²ein - C²aus)/(2g) - die Höhe in Metern, die dem Unterschied in der kinetischen Energie des strömenden Wassers entspricht, wobei Centrittm/s die Geschwindigkeit am Ausgang der Druckleitung in das obere Reservoir und Causm/s die Geschwindigkeit am Eingang der Saugleitung vom unteren Reservoir ist;
ρ - die Dichte der Flüssigkeit
g - die Erdbeschleunigung, die 9,8 m/s² beträgt

Wenn der Druck auf die Oberfläche der Flüssigkeit in beiden Reservoirs gleich ist, beispielsweise bei offenen Reservoirs, und die Flüssigkeit in beiden Reservoirs in Ruhe ist, kann der Ausdruck, der die Förderhöhe der Pumpe beschreibt, vereinfacht werden zu:

H = Hz + dh

Aus den obigen Ausdrücken geht hervor, dass die Förderhöhe einer Wasserpumpe durch die Förderhöhe und die Verluste in den Rohrleitungen bestimmt wird. In einem geschlossenen Kreislauf (z.B. Heizsystemen) wird die Förderhöhe der Pumpe durch die Summe der Druckverluste in allen Elementen des Kreislaufs bestimmt und hängt nicht von der Höhe des Systems oder der Position der Pumpe darin ab.

Förderhöhen-Kennlinie — eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der Förderhöhe der Pumpe von ihrer Fördermenge in den Koordinaten Q [m³/Stunde] / H [m]. Die Förderhöhen-Kennlinie ist die wichtigste Kenngröße zur Auswahl von Pumpen und wird in den Katalogen der Hersteller in Form von Diagrammen dargestellt.

Arbeitspunkt der Pumpe — der Punkt, an dem die Förderhöhen-Kennlinie die horizontale Linie schneidet, die von dem Punkt auf der Ordinate ausgeht, der der erzeugten Förderhöhe entspricht. Um die tatsächliche Fördermenge der Pumpe aus dem Arbeitspunkt zu bestimmen, wird ein Lot auf die Abszisse (Fördermenge) gezogen.

Die Fördermenge der Pumpe wird also durch die von der Pumpe erzeugte Förderhöhe bestimmt, die bei Hebepumpen durch die Förderhöhe und die Verluste in den Rohrleitungen bestimmt wird, während sie bei Umwälzpumpen durch die hydraulische Kennlinie des Kreislaufs bestimmt wird. Da die Druckverluste in einem Kreislauf proportional zum Quadrat der Änderung der Fördermenge sind, hat die hydraulische Kennlinie des Netzes in den Koordinaten Q [m³/Stunde] / H [m] die Form einer Parabel.

Saughöhe — Hsaug [m] — bei der Entnahme von Wasser aus einem unteren Reservoir, auf dessen Wasseroberfläche atmosphärischer Druck herrscht, entspricht die Saughöhe der Pumpe der Differenz in Metern zwischen der Achse des Laufrads und dem Flüssigkeitsspiegel im unteren Reservoir, unter Berücksichtigung der Druckverluste in der Rohrleitung, die das untere Reservoir mit der Pumpe verbindet.

Das Wasser wird aus dem unteren Reservoir durch den Druckunterschied gefördert, wobei im Laufrad der Pumpe ein Unterdruck entsteht, während auf das Wasser atmosphärischer Druck wirkt. Da der atmosphärische Druck einer Wassersäule von 10,3 Metern Höhe entspricht und die Pumpe im Laufrad kein absolutes Vakuum erzeugen kann, kann die Saughöhe der Pumpe nicht mehr als 8 Meter betragen.

Kavitationseintrittsdruck — NPSH [m Wassersäule] — der Mindestdruck in der Saugleitung der Pumpe, der einen kavitationsfreien Betrieb gewährleistet. Der Wert des Kavitationseintrittsdrucks wird experimentell von den Pumpenherstellern ermittelt und in Form eines Diagramms in Abhängigkeit von der Fördermenge dargestellt.

Nutzleistung der Pumpe — Nu [W] — entspricht der Energie, die dem Medium pro Zeiteinheit übertragen wird.

Nu = ρ · g · Q · H

Wellenleistung der Pumpe — Nw [W] — die mechanische Leistung, die auf die Welle der Pumpe übertragen wird. Die mechanische Leistung ist größer als die Nutzleistung um die Größe der hydraulischen Verluste und Reibungsverluste im Laufrad.

Nw = Nu / η

Wirkungsgrad der Pumpe — η [%] — ein Maß für die Effizienz einer Kreiselpumpe, definiert als das Verhältnis der Nutzleistung zur Wellenleistung.

Nenndurchmesser — DN — die numerische Bezeichnung des Innendurchmessers der Anschlussstutzen der Pumpe, die für alle Elemente der Rohrleitung gilt. Der Nenndurchmesser der Pumpe hat keine Maßeinheit, aber sein Wert entspricht ungefähr dem Innendurchmesser der angeschlossenen Rohrleitung.

Die Reihe der Nenndurchmesser DN der Rohrleitungselemente wird durch die Norm GOST 28338-89 «Nennweite (Nenndurchmesser)» geregelt. Eine alternative Bezeichnung des Nenndurchmessers, die in den Ländern der ehemaligen Sowjetunion üblich ist, ist der bedingte Durchmesser.

Nennbetriebsdruck — PN [bar] — der maximale Überdruck des Wassers bei einer Temperatur von 20°C, bei dem ein Dauerbetrieb der Pumpe erlaubt ist.

Eine alternative Bezeichnung des Nennbetriebsdrucks, die in den Ländern der ehemaligen Sowjetunion üblich ist, ist der bedingte Druck. Die Reihe der Nenndrücke PN (Ru) für die Elemente der Rohrleitung wird durch die Norm GOST 26349-84 «Nennbetriebsdrucke (Bedingte Drücke)» geregelt.