Gesamtförderhöhe für Pumpe und System

Jul 07, 2023

Der Begriff „Gesamtförderhöhe“ (H) wird zur Beschreibung der Energie in Pumpsystemen verwendet und gibt an, wie Hersteller die Leistung ihrer Pumpen als Funktion der Durchflussrate darstellen. Die Gesamtförderhöhe wird im Allgemeinen auch als Total Dynamic Head (TDH) bezeichnet. Das Hydraulic Institute (HI) verwendet jedoch den Begriff „Gesamtförderhöhe“ und wird im gesamten Artikel verwendet.

Es ist wichtig, die Nuancen dessen zu verstehen, was die Gesamtförderhöhe des Systems als Funktion der Durchflussrate und variierender Systembedingungen ausmacht, damit ein Benutzer, der ein Pumpensystem entwirft oder betreibt, die Pumpe richtig auswählen und betreiben kann. Wenn das Ziel außerdem darin besteht, die Pumpenleistung nach der Installation zu messen, ist es wichtig zu verstehen, wie dies auf die gleiche Weise durchgeführt wird, wie es der Pumpenhersteller tun wird.

Die Gesamtförderhöhe (System) besteht aus drei Komponenten:

Höhenunterschied , das ist der Höhenunterschied, den die Flüssigkeit zurücklegt. Wenn ein Benutzer beispielsweise von einem Tank in einen anderen pumpt und der Füllstand in den Tanks gleich ist, liegt die Förderhöhe bei Null. Wenn man jedoch von einem Tank auf Bodenhöhe auf das Dach eines 100 Fuß hohen Gebäudes pumpen würde, wäre eine Förderhöhe von 100 Fuß erforderlich.

Druckhöhe ist der Druckunterschied zwischen Quelle und Ziel. Wenn beispielsweise Flüssigkeit aus einem See bei atmosphärischem Druck entnommen und in einen Tank gefördert wird, der 10 Pfund pro Quadratzoll (psi) über dem Atmosphärendruck hat, beträgt die Druckhöhe 10 psi, ausgedrückt in Fuß der gepumpten Flüssigkeit. Die Umrechnung zwischen Druck und Förderhöhe wird im Abschnitt „Gesamtförderhöhe der Pumpe“ beschrieben.

Reibungskopf ist der Druckverlust im System aufgrund von Reibung und eine Funktion der Geschwindigkeit oder Durchflussrate der Flüssigkeit im Quadrat. Wie bereits erwähnt, hängt der Reibungsverlust von der Durchflussrate, aber auch von der Größe der Rohrleitungen, Anschlüsse, Ventile und Endgeräte im System ab. Sind in der Anlage Regelventile vorhanden, die der aktiven Regelung des Durchflusses dienen, wird der Reibungsverlust am Regelventil als Steuerkopf bezeichnet. Es ist wichtig, den Steuerkopf zu verstehen, da er häufig eine Quelle des Energieverbrauchs darstellt, die verbessert werden kann.

Eine kostenlose Ressource, die zusätzliche Tutorial-Informationen zu diesem Thema bietet und einen Reibungsverlustrechner enthält, ist die Engineering Data Library des Hydraulic Institute, die unter edl.pumps.org zugänglich ist. Bei komplexen Systemen mit vielen Ausrüstungsteilen und Abzweigungen kann es schwierig sein, die Gesamtförderhöhe des Systems manuell zu berechnen, und es sollte eine hydraulische Modellierungssoftware verwendet werden. Einige nichtkommerzielle Versionen hydraulischer Modellierungssoftware sind als kostenlose Ressource unter pumpen.org/freetools verfügbar. Eine vereinfachte Gleichung für die Gesamtförderhöhe (System) wird in Gleichung 1 (Seite 100) ausgedrückt.

Bild 1 zeigt ein Pumpensystem, bei dem Flüssigkeit von einem Vorratstank zu drei geschlossenen Produkttanks gefördert wird. Betrachtet man die Gleichung für die Gesamtförderhöhe (System), wäre der Versorgungstank Punkt 1 und die Produkttanks wären Punkt 2. Die Höhenförderhöhe wäre der Höhenunterschied zwischen dem Füllstand im Produkttank und dem Versorgungstank. Die Druckhöhe wäre die Druckdifferenz zwischen dem Produkttank und dem Vorratstank, ausgedrückt in Fuß der gepumpten Flüssigkeit. Die Reibungshöhe würde alle Verluste aus dem Versorgungstank, den Rohrleitungen, den Anschlüssen, dem Wärmetauscher, den Steuerventilen usw. umfassen.

Bild 2 zeigt, wie sich die Systemhöhe als Funktion der Gleichungsvariablen ändert. Im Fall der Höhen- und Druckhöhen bewegt sich die Gesamthöhenkurve (Systemkurve) vertikal nach oben und unten, wenn sich diese Variablen ändern. Bei der Reibungshöhe ändert sich diese als quadratische Funktion der Durchflussrate, und der in der Gleichung für die Gesamthöhe ausgedrückte „C“-Koeffizient ändert sich je nach den Durchflussregelventilen (FCV-271, FCV-272 und FCV-273). ). Wenn sich die Durchflussregelventile öffnen, würde der „C“-Koeffizient sinken und die Gesamtförderhöhe sinken, und umgekehrt, wenn die Durchflussregelventile schließen, würde der „C“-Koeffizient ansteigen und die Gesamtförderhöhe zunehmen.

Die Gesamtförderhöhe (Pumpe) entspricht der Gesamtförderhöhe (System) bei einer bestimmten Durchflussrate. Dies bedeutet, dass bei der Darstellung im selben Diagramm der Schnittpunkt der Pumpenkurve und der Systemkurve der Betriebspunkt der Pumpe ist. Bild 3 zeigt, wie diese Kurven kombiniert werden und dass der resultierende Schnittpunkt der Arbeitspunkt ist.

Die Pumpenkurve oder die Gesamtförderhöhe der Pumpe als Funktion der Durchflussrate wird ähnlich wie die Gesamtförderhöhe des Systems gemessen, die Punkte 1 und 2 befinden sich jedoch jeweils am Einlass und Auslass der Pumpe. Bild 4 zeigt Pumpendruckinstrumente, die auf einen gemeinsamen Bezugspunkt bezogen sind, und die Strömungsrichtung ist durch Pfeile angegeben. Die Gesamtförderhöhe der Pumpe ist die Differenz zwischen der Gesamtförderhöhe (Punkt 2) und der Gesamtsaughöhe (Punkt 1). Der Begriff „gesamt“ bedeutet, dass er die statische Druckhöhe (h), die Geschwindigkeitshöhe (hv) und die Höhenhöhe (Z) umfasst.

Die Gleichung für die Gesamtförderhöhe (Pumpe) kann in Gleichung 2 ausgedrückt werden.

Um die Gesamtförderhöhe der Pumpe zu messen, wird der Druck an den Punkten 1 und 2 gemessen, die Höhe vom Manometer zum Bezugspunkt wird gemessen und die Geschwindigkeit an der Druckmessstelle wird basierend auf dem Volumenstrom und der berechnet Rohrinnendurchmesser. Der gemessene Druck muss anhand von Gleichung 3 in Fuß Flüssigkeit umgerechnet werden.

Bei der Berechnung muss auf die Einheiten geachtet werden, damit die Berechnung korrekt erfolgt. Bei in den USA üblichen Einheiten ist es üblich, eine relative Dichte namens spezifisches Gewicht und eine Umrechnungskonstante zu verwenden, um den Druck in Fuß umzurechnen. Dies kann mit Gleichung 4 erfolgen.

Die Gesamtförderhöhe ist ein grundlegender Faktor, der bei der Arbeit mit Pumpsystemen unbedingt zu verstehen ist. Es bietet ein Verständnis der Systemanforderungen, wertvolle Informationen für die Pumpenauswahl und eine wichtige Überlegung zum Energieverbrauch. Dieser Artikel behandelt die Grundlagen, geht jedoch nicht auf ausführliche Überprüfungen, Berechnungsbeispiele oder Szenarien ein, auf die Pumpenfachleute stoßen. Weitere Informationen zu diesem Thema, einschließlich Standards und Schulungen, finden Sie unter www.pumps.org.

Pete Gaydon ist technischer Direktor des Hydraulic Institute. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.pumps.org.