Die Pumpenleistung für den Heimwerker
Wenn Sie eine Pumpe kaufen wollen, wird sofort immer eine Frage an erster Stelle stehen, nämlich die Pumpenleistung. Bei herkömmlichen Anwendungen, wie zum Beispiel einer Wasserförderpumpe zum Bewässern Ihres Gartens oder einer Teichpumpe ist es meist noch ausreichend, die Förderleistung zu berücksichtigen. Die Förderleistung wäre die Durchflussmenge innerhalb einer bestimmten Zeit, also Kubikmeter pro Minute oder Stunde beispielsweise.
Die Pumpenleistung nach Anwendnungen
Doch bei zahlreichen Anwendungen wie beispielsweise für eine Umwälzpumpe in einer Heizungsanlage oder für die Wasserförderung aus einem Tiefbrunnen benötigen Sie deutlich mehr Daten, um die benötigte Pumpenleistung zu definieren. Folglich müssen Sie anhand gegebener Daten die Pumpenleistung berechnen. Nachfolgend einige der wichtigsten Parameter, um eine Pumpenleistung zu definieren:
- Förderhöhe der Pumpe
- Förderhöhe der gesamten Anlage
- Höhenunterschiede innerhalb der Anlage (geodätisch)
- Druck- und Leistungsverlust der Pumpe
- elektrische Motorleistung
- Wirkungsgrad der Pumpe
- Wirkungsgrad des Antriebsmotors
Die Förderhöhe der Pumpe
Die Förderhöhe geht vom niedrigsten Förderpunkt bis zum höchsten Förderpunkt. Eine Abwasserpumpe im Keller in einer Hebeanlage muss das Fluid (das Abwasser) aus dem Pumpensumpfüber die Rückstauebene pumpen (heben) und dann in den Abwasserkanal einleiten. So würde ein Laie wohl die Berechnung der Förderhöhe angehen. Die ist aber schon falsch.
Fördert eine Pumpe ein Fluid über eine bestimmte Strecke, wird dabei die Bewegungsenergie des Pumpenrades in die Förderenergie des Fluids umgewandelt. Dabei muss aber auch ein bestimmter Druck aufgebaut werden. Nun muss die Leistung so groß sein, dass der Strömungswiderstand in den Rohrleitungen sowie das physikalische Gewicht des Fluids überwunden werden, um eine bestimmte Förderhöhe zu erreichen.
Der Druck (Widerstand) ist also eine wichtige Größe und daher erfolgt die Berechnung nach diesen Faktor. Jetzt wird sich der eine oder andere Leser wundern, da auf den wenigsten Pumpen Angaben zum Druck gegeben sind. Stattdessen ist dort oft von „mWS“ oder „mH2O“ zu lesen. Das ist nichts anderes als der Druck einer Wassersäule. Folglich findet bei der Leistungsberechnung der Pumpe nichts anderes statt als eine Umwandlung von bar (Druck) zu mWS (Meter Wassersäule).
Die Berechnung der Förderhöhe einer Pumpe
Dazu werden nun nur noch folgende Werte benötigt, um die Pumpenleistung zu berechnen:
- H A = die Förderhöhe der Pumpe (m)
- z 1 = die Höhe vom Pumpeneintritt (m)
- z 2 = die Höhe vom Pumpenaustritt (m)
- p 1 = der Druck am Pumpeneintritt (Pa)
- p 2 = der Druck am Pumpenaustritt (Pa)
- v 1 = die Geschwindigkeit am Pumpeneintritt (m/s)
- v 2 = die Geschwindigkeit am Pumpenaustritt (m/s)
- ? = die Dichte vom Fördermedium (kg/m³)
- g = die Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²)
Die Berechnung der Förderhöhe einer Anlage
Daraus lässt sich nun Förderhöhe der Pumpe mithilfe der entsprechenden Formel errechnen. Die Berechnung:
Hp = (z 2 minus z 1) plus (p 2 minus p 1), dividiert durch p, multipliziert mit g plus (v2 2 minus v2 2), dividiert durch 2 multipliziert mit g
Nun hat die Förderhöhe der Pumpe aber nicht mit der Förderhöhe der Anlage zu tun. Folglich muss auch die Förderhöhe der Anlage entsprechend berechnet werden. Dazu zunächst wieder die relevanten Werte:
- H A = die Förderhöhe der Anlage (m)
- H geo = der geodätische Höhenunterschied zwischen Austritts- und Eintrittsquerschnitt (m)
- p e = der Druck im saugseitigen Behälter (Pa)
- p a = der Druck im druckseitigen Behälter (Pa)
- v e = die Geschwindigkeit im saugseitigen Behälter (m/s)
- v a = die Geschwindigkeit im druckseitigen Behälter (m/s)
- ? = die Dichte vom Fördermedium (kg/m³)
- g = die Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²)
- H v = der Druckhöhenverlust durch die Strömungsverluste und Rohrleitungskomponeten (m)
- p v = der Anlagendruckverlust entsprechend Hv (Pa)
Die Berechnung:
H = p a minus p e dividiert durch p multipliziert mit g, plus v2 a minus v2 e dividiert durch 2 multipliziert mit g, plus za minus z e plus H v
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