Die Beziehung zwischen Pumpeneinlass-/auslassdruck und Förderhöhe

Kernformel (Die wichtigste)

Förderhöhe (H) = (Pumpenausgangsdruck - Pumpeneingangsdruck) / (Flüssigkeitsdichte × Erdbeschleunigung)

Dargestellt durch Symbole:

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Wo:

H: Die von der Pumpe erzeugte Förderhöhe, gemessen in Metern (m).

P₂: Der absolute Druck am Pumpenauslassflansch, typischerweise in Pascal (Pa).

P₁: Der absolute Druck am Pumpeneinlassflansch, typischerweise in Pascal (Pa).

ρ: Die Dichte der gepumpten Flüssigkeit in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Für Wasser bei Raumtemperatur gilt: ρ ≈ 1000 kg/m³.

g: Die Gravitationsbeschleunigung, ungefähr 9,81 m/s².

Erläuterung der Schlüsselkonzepte

Was ist der Kopf?

Nicht Höhe: Die Förderhöhe ist nicht einfach die tatsächliche Förderhöhe. Sie ist ein Energiekonzept und repräsentiert die gesamte mechanische Energie, die die Pumpe einer bestimmten Gewichtseinheit Flüssigkeit zuführt. Ihre Einheit ist Meter (m), was als die theoretische Höhe verstanden werden kann, bis zu der die Pumpe die Flüssigkeit fördern kann.

Unabhängig vom Fördermedium: Die Förderhöhe ist eine Leistungsgröße der Pumpe selbst. Dieselbe Pumpe erzeugt bei gleicher Drehzahl unabhängig vom Fördermedium (Wasser, Öl oder eine andere Flüssigkeit) dieselbe Förderhöhe (H). Der Leistungsverbrauch und der resultierende Druck unterscheiden sich jedoch.

Was ist Druck?

Druck ist Kraft pro Flächeneinheit. Der von der Pumpe erzeugte Auslassdruck spiegelt intuitiv die Größe ihres Schubs wider.

Eng mit dem Medium verwandt: Gemäß der Formel P = ρ × g × H hängt der von der Pumpe erzeugte Druck (P) direkt von der Dichte (ρ) der Flüssigkeit ab. Das Pumpen einer dichteren Flüssigkeit (wie Öl) erzeugt bei gleicher Förderhöhe einen höheren Druck.

Kernunterschied und Verbindung

Die Förderhöhe ist die Ursache, der Druck die Wirkung. Die Pumpenkennlinien bestimmen die von ihr erzielbare Förderhöhe. Diese Förderhöhe, die auf eine Flüssigkeit mit bestimmter Dichte wirkt, manifestiert sich letztendlich als Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslass.

Betrachten Sie die Förderhöhe als die Förderleistung der Pumpe und den Druck als die Wirkung, die entsteht, wenn diese Förderleistung auf ein bestimmtes Objekt (eine bestimmte Flüssigkeit) einwirkt.

Anwendungsbeispiel (Verwendung von Wasser, vereinfacht mit ρ ≈ 1000 kg/m³, g ≈ 10 m/s²)

Angenommen, eine Pumpe hat eine Förderhöhe von 100 Metern.

Berechnen Sie die dadurch erzeugte Druckdifferenz:

ΔP = ρ × g × H = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1.000.000 Pa = 1 MPa ≈ 10 bar

Das bedeutet, wenn der Eingangsdruck atmosphärisch ist (0 bar Überdruck), beträgt der Ausgangsüberdruck etwa 10 bar.

Kostenvoranschlag vor Ort:

Wenn Sie vor Ort messen, dass das Manometer am Pumpenausgang 0,8 MPa (8 bar) und das Manometer am Pumpeneingang 0,1 MPa (1 bar) anzeigt.

Dann ist die Druckdifferenz ΔP = 0,8 - 0,1 = 0,7 MPa = 700.000 Pa.

Berechnung der Fallhöhe: H = ΔP / (ρ × g) = 700.000 / (1000 × 10) = 70 Meter.

Diese 70 Meter entsprechen der effektiven Förderhöhe, die die Pumpe unter den aktuellen Betriebsbedingungen tatsächlich liefert.

Wichtige Hinweise

Für die Berechnung muss der absolute Druck verwendet werden: P₁ und P₂ in der Formel sind theoretisch absolute Drücke. In der Praxis liefert die Verwendung der Druckdifferenz jedoch ein korrektes Ergebnis, wenn Ein- und Auslassdruck mit Manometern unter Verwendung desselben Referenzdrucks (typischerweise des lokalen Atmosphärendrucks) gemessen werden. Das heißt: H = (Auslassdruck - Einlassdruck) / (ρ × g).

Der Einlassdruck muss die NPSH-Anforderung übersteigen: Ist der Einlassdruck (P₁) zu niedrig, verdampft die Flüssigkeit in der Pumpe, was zu Kavitation und damit zu schweren Pumpenschäden führt. Die erforderliche Netto-Saughöhe (NPSHr) auf der Pumpenkennlinie ist der entscheidende Parameter, um einen ausreichend hohen P₁ sicherzustellen.

Der Betriebspunkt wird durch den Systemwiderstand bestimmt: Der tatsächliche Förderdruck einer Pumpe in einem Rohrleitungssystem ergibt sich aus dem Schnittpunkt der Pumpenkennlinie und der Widerstandskennlinie des Rohrleitungssystems. Die Pumpe passt ihre Förderleistung so lange an, bis die erzeugte Förderhöhe exakt dem vom System bei dieser Fördermenge benötigten Widerstand entspricht (einschließlich Höhenunterschied, Rohrreibung, Ventilwiderstand usw.).