HYDRAULIK UND HYDROMECHANIK Übungsteil - Department ...

HYDRAULIK UND HYDROMECHANIK – ÜBUNGSTEIL
P A =
ρ ·g ·Q ·H
η P ·η M
.
In der Praxis treten für die Bemessung noch Sicherheitszuschläge hinzu, die bis 7,5 kW Antriebsleistung
etwa 20 %, von 7,5 kW bis 40 kW etwa 15 % und ab 40 kW etwa 10 % ausmachen [KSB].
4.9.3 Zulässige Saughöhe
Um sicherzustellen, dass das Fördermedium an der Stelle in der Pumpe, an der der niedrigste absolute
Druck herrscht, nicht verdampft, muss der vorhandene Druck an dieser Stelle um ein bestimmtes
Maß über dem Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit liegen. Die entsprechende Stelle ist der
Laufradeintrittspunkt einer Kreiselpumpe, und die erforderliche Mindestdruckhöhe wird als NPSH-
Wert (Net Positive Suction Head) bezeichnet. Der deutsche Ausdruck „Haltedruckhöhe“ besitzt
dieselbe physikalische Bedeutung, ist jedoch in Deutschland definitionsgemäß auf den Mittelpunkt
des Pumpensaugstutzens bezogen. Da der Druck am Laufradeintrittspunkt dann noch von der Aufstellung
der Pumpe (horizontal, vertikal oder schräg) bzw. von der Höhenlage des Laufradeintrittspunktes
und des Saugstutzenmittelpunktes zueinander abhängt, wird im praktischen Gebrauch nur
mehr der NPSH-Wert verwendet. Der NPSH vorh -Wert der Anlage ergibt sich aus
p S
NPSH vorh = p S
ρ ·g + v S 2
2g + z S − p D
ρ ·g
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎣ρ ·g ⎦
= m absolute Druckhöhe am Mittelpunkt des Eintrittsquerschnittes des Saugstutzens
2
⎡v S ⎤
⎢ ⎥
⎣ 2g ⎦
= m mittlere Geschwindigkeitshöhe am Saugstutzeneintrittsquerschnitt
[z S ] = m geodätischer Höhenunterschied zwischen dem Mittelpunkt des Eintrittsquerschnittes
des Saugstutzens und dem Laufradeintrittspunkt. Der achsenparallele
Abstand der beiden Punkte ist ein Konstruktionsmaß und daher vom Pumpenhersteller
anzugeben; z S ; ergibt sich daraus je nach Orientierung der Pumpe. z S
ist negativ, wenn der Laufradeintrittspunkt darüber liegt; bei horizontaler Aufstellung
der Pumpe ist zumeist z S = 0.
⎡ p D ⎤
⎢ ⎥
⎣ρ ·g ⎦
= m Sättigungsdampfdruckhöhe des Fördermediums; von der Temperatur abhängig
Bemerkenswert ist, dass die Geschwindigkeitshöhe beim Saugstutzeneintritt in der Haltedruckhöhe
definitionsgemäß inkludiert ist.
Der NPSH erf -Wert der Pumpe nimmt im Allgemeinen mit der Fördermenge zu und ist als Kennlinie
vom Pumpenhersteller (inklusive des z S -Wertes) anzugeben.
Sinkt der absolute Druck in der Saugleitung oder in der Pumpe bis zum Laufradeintritt unter den
von der herrschenden Temperatur abhängigen Sättigungsdampfdruck, verdampfen Teile der Flüssigkeit
und gehen in den gasförmigen Zustand in Form von Blasen über. Steigt der Druck in der
Flüssigkeit beim Durchtritt durch die Pumpe wieder über den Sättigungsdampfdruck an (das ist i. a.
bereits kurz nach dem Laufradeintritt der Fall), zerfallen die Dampfblasen schlagartig mit Schallgeschwindigkeit.
Dieses als Kavitation bezeichnete Verhalten erzeugt Vibrationen, ein laut knatterndes
Geräusch und örtlich scharf begrenzte Wasserschläge, die zur Zerstörung insbesondere des
Laufrades führen können. Ausreichende Sicherheit gegen Kavitation liegt dann vor, wenn
Pumpenbemessung S. 60