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Pumpentechnik

Leistungsbedarf, Förderhöhe der Anlage und Kavitationssicherheit (NPSH).

Pumpenleistung

hydraulische Leistung und Wellenleistung

Volumenstrom Q [m³/h]

Förderhöhe H [m]

Dichte ρ [kg/m³]

Pumpen-η [-] (0,6–0,85)

Motor-η [-] (IE3 ≈ 0,93)

hydraulische Leistung P_hyd–

Wellenleistung P_W–

el. Aufnahmeleistung P_el–

Förderdruck Δp–

Theorie

Die an das Fluid übertragene (hydraulische) Leistung:

P_hyd = ρ · g · Q · H

Wellen- und Elektroleistung über die Wirkungsgrade:

P_W = P_hydη_P · P_el = P_Wη_M

Q in m³/s, H in m, g = 9,81 m/s²
η_P: Kreiselpumpen 0,6–0,85 (größenabhängig)
Δp = ρ·g·H (1 bar ≈ 10,2 m Wassersäule)

Förderhöhe der Anlage

geodätisch + Druckdifferenz + Verluste

geod. Höhendifferenz z [m]

Druckverlust Rohrnetz Δp_v [bar]

Druck Zielbehälter p₂ [bar abs]

Druck Saugbehälter p₁ [bar abs]

Dichte ρ [kg/m³]

Anteil Höhe–

Anteil Druckdifferenz–

Anteil Verluste–

Förderhöhe H_A–

Theorie

Die Anlagenförderhöhe fasst alle Anteile zusammen, die die Pumpe überwinden muss:

H_A = z + p₂ − p₁ρ · g + Δp_vρ · g

z – geodätische Höhendifferenz Saug- zu Druckseite
(p₂−p₁) – Druckdifferenz der Behälter (offen: 0)
Δp_v – Reibungsverluste (steigen quadratisch mit Q)

Der Betriebspunkt liegt im Schnittpunkt von Anlagen- und Pumpenkennlinie.

NPSH – Kavitationsprüfung

vorhandener Haltedruck an der Saugseite

Druck Saugbehälter p_e [bar abs]

Mediumtemp. [°C] (für p_D Wasser)

Zulaufhöhe z_e [m] (negativ = Saughöhe)

Verlust Saugleitung h_v [m]

Dichte ρ [kg/m³]

NPSH_erf Pumpe [m] (Datenblatt)

Dampfdruck p_D (Wasser)–

NPSH vorhanden–

Reserve zu NPSH_erf + 0,5 m–

Bewertung–

Dampfdruck wird für Wasser aus der Temperatur genähert (Antoine-Gleichung). Für andere Medien p_D manuell prüfen.

Theorie

NPSH (Net Positive Suction Head) = Abstand des Drucks am Laufradeintritt zum Dampfdruck:

NPSH_vorh = p_e − p_Dρ · g + z_e − h_v

Kavitationsfreiheit erfordert:

NPSH_vorh ≥ NPSH_erf + 0,5 m

Kavitation = Dampfblasenbildung → Implosion → Materialabtrag, Lärm, Kennlinienabfall
Abhilfe: Zulaufhöhe erhöhen, Saugleitung kürzen/vergrößern, Medium kühlen

Überschlägige Berechnung – ersetzt keine Herstellerauslegung.