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Kreiselpumpen
Johann Friedrich GülichKreiselpumpenHandbuch für Entwicklung,Anlagenplanung und Betrieb4., aktualisierte und erweiterte Auflage
Johann Friedrich Gülichjohann.guelich@bluewin.chISBN ISBN 978-3-642-40032-2 (eBook)DOI 10.1007/978-3-642-40032-2Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.Springer Vieweg Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999, 2004, 2010, 2013Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Dasgilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne derWarenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermannbenutzt werden dürften.Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem PapierSpringer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe SpringerScience Business Mediawww.springer-vieweg.de
Vorwort zur vierten AuflageBetriebskosten und Verfügbarkeit von Kreiselpumpen werden wesentlich durch ein breitesSpektrum strömungstechnischer Phänomene bestimmt, deren Kenntnis gleichermaßenfür die Pumpenentwicklung, die Anlagenplanung und für die Analyse von Problemen oderSchadensfällen notwendig ist. In diesem Buch wird daher versucht, die Strömungstechnikder Kreiselpumpen im weitesten Sinne in praxisrelevanter Form darzustellen. Neben denhydraulischen Grundlagen und der Auslegung der hydraulischen Komponenten werdenThemen behandelt wie Strömungskräfte, Kennlinienstabilität, Kavitation als Strömungserscheinung und Schadensursache, die Strömung in Dichtspalten und Radseitenräumensowie die dort entstehenden Kräfte, alle erdenklichen Arten von hydraulisch erregtenSchwingungen an der Pumpe selbst oder an Rohrleitungen, schließlich auch Materialfragen wie hydraulisch induzierte Ermüdungsbrüche, Erosionskorrosion und Abrasion. Strömungstechnische Gesichtspunkte gilt es ferner zu beachten bei der Pumpenauswahl, dienur dann optimal ist, wenn das Zusammenwirken von Pumpe und Anlage bezüglich Rohrleitungsführung, Zuströmung zur Pumpe, Regelung und Betriebsführung beachtet wird.Beim Auftreten von Anlageproblemen wirken oft mehrere der erwähnten Phänomenezusammen. Deshalb sind nicht nur die betroffenen Komponenten sondern auch die Maschine als Ganzes sowie deren Verhalten in der Anlage zu analysieren.Die vorliegende vierte deutsche Auflage wurde im wesentlichen durch folgende Informationen ergänzt:1. Als eine Neuheit mag ein voll analytisches Verfahren zur Entwicklung radialer Laufräder gelten, das in Kap. 7.14 beschrieben wird. Es kann für alle Pumpentypen jeglicherspezifischer Drehzahl für beliebige, benutzerdefinierte Randbedingungen verwendetwerden. Jeder Designer erzeugt (innerhalb von Minuten) die exakt gleiche Laufradgeometrie für einen gegebenen Satz spezifizierter Daten und Randbedingungen. Zielist dabei, die willkürlichen Elemente aus dem Designprozeß zu eliminieren und so dieTreffsicherheit der hydraulischen Auslegung zu verbessern.2. Hydraulische Instabilitäten in Pumpen mit doppelflutigen Laufrädern und Doppelspiralen werden in Kap. 5.8 behandelt.V
VIVorwort zur dritten Auflage3. Die Axialkräfte doppelflutiger Laufräder werden durch die Strömungsverteilung amLaufradaustritt bestimmt. Kap. 9.2.4 liefert Angaben zur Berechnung derartiger Effekte.Zudem wurden Formeln zur Berechnung komplexer Radseitenräume entwickelt.4. Kapitel 7.4 wurde mit weiteren Informationen zur Auslegung von Abwasserpumpenergänzt. Kapitel 9.3.9 liefert Angaben zum Mechanismus und zur Berechnung der hydraulischen Unwucht von Einkanalrädern.5. Wesentliche Ergänzungen in Kap. 10 betreffen instationäre Strömungsvorgänge undderen Einfluß auf die hydraulischen Erregerkräfte, den Mechanismus für die Axialschubumkehr bei doppelflutigen Laufrädern und interessante Schadensfälle. Zudemwird der Einfluß stehender Wellen auf die Strömung durch das Laufrad besprochen.6. Kavitationsschäden in Leiträdern und Spiralgehäusen werden in Kap. 6.8 behandelt.7. In den Kap. 4 und 13 werden neue Einsichten und Ergebnisse zu den hydraulischenVerlusten – auch beim Pumpen hochviskoser Flüssigkeiten – erläutert.8. Angefügt wurde ein Kap. 16 über Versuche an Kreiselpumpen.9. Kleinere Ergänzungen wurden in allen Kapiteln vorgenommen.Die dritte englische und die vierte deutsche Auflage sind inhaltlich weitgehend gleich, abernicht identisch.im Juni 2014 J.F. GülichVilleneuve (Schweiz)
Aus dem Vorwort zur ersten AuflageCarl Pfleiderers Buch „Die Kreiselpumpen“ stellte mit seiner 5. Aufl. den Stand der Strömungstechnik der Kreiselpumpen in den 50er Jahren dar, obwohl einige fundamentaleAspekte – wie z. B. Radialschub, Druckpulsationen und hydraulische Erregerkräfte – nichtbehandelt wurden. Im deutschen (wie im englischen) Sprachraum fehlte seitdem ein Buch,das die Forschungsergebnisse zu hydraulischen Problemen des Kreiselpumpenbaus entsprechend dem neuesten Stand der Technik zusammenfaßt.Im vorliegenden Buch wird versucht, aus der fast unüberblickbaren Fülle von Einzeluntersuchungen zur Strömungstechnik der Kreiselpumpen den heutigen Stand der Technik herauszuarbeiten. Die Auswahl des Stoffes und dessen Darstellung orientieren sichdabei an den Bedürfnissen der Anwendung in der Praxis sowohl des Pumpenbauers alsauch der Anlagenplaner und Pumpenbetreiber. Richtige Anwendung verlangt gründlichesVerständnis der physikalischen Zusammenhänge, deren Darstellung daher entsprechendviel Raum gewidmet wurde. An die Behandlung der physikalischen Mechanismen schließen sich dann jeweils Zusammenstellungen von Regeln, Empfehlungen und Tafeln für dieverschiedenen Berechnungsaufgaben, den Entwurf oder für die Diagnose und Lösung vonAnlagenproblemen.im Januar 1999 J.F. GülichWinterthurVII
DanksagungDer Direktion der Sulzer Pumpen AG, insbesondere Herrn Dr. A. Schachenmann, dankeich für die Erlaubnis zur Veröffentlichung dieses Werkes, für die Überlassung zahlreicherSchnittzeichnungen und für die großzügige Unterstützung bei der Erstellung der Abbildungen.Bei der ersten und der zweiten Auflage erhielt ich von zahlreichen Persönlichkeitenwertvolle Hilfe, für die ich mich herzlich bedanke. Für die kritische Durchsicht von Kap. 14und viele Hinweise danke ich den Herren Dr. P. Heimgartner, Dipl.-Ing. W. Bolliger, Dipl.Ing. W. Schöffler. Von Herrn Schöffler erhielt ich zudem wertvolle Unterlagen und Informationen (auch für Kap. 10 und 15), die mir ohne seine bereitwillige Hilfe schwer zugänglich gewesen wären.Mein besonderer Dank gilt auch Herrn Dr. Ing. G. Scheuerer für viele kritische Hinweise zu Kap. 8 und Herrn Dr. Ing. W. Wesche für die Durchsicht mehrerer Kapitel undfür zahlreiche Anmerkungen. Den Herren Dr. P. Dupont, Dipl.-Ing. G. Caviola, T. Felix,A. Frei, E. Kläui, W. Lienau, W. Handloser und J.H. Timcke danke ich für die Durchsichteinzelner Kapitel oder Unterlagen. Insbesondere danke ich auch R. Palgrave für diverseinstruktive Photos von Komponenten mit Abrasionsschäden (Kap. 14.5.6).Frau H. Kirchmeier danke ich für die Bearbeitung diverser Abbildungen und die kompetente Hilfe bei zahlreichen Computerproblemen. Nicht zuletzt danke ich meiner Fraufür die überaus sorgfältige Kontrolle der Druckvorlagen und die Hilfe bei Übersetzungen.Für die freundliche Genehmigung zur Verwendung von Abbildungen danke ich: Sulzer Pumpen AG, WinterthurMr. T. McCloskey, Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, USAVDMA, FrankfurtVDI-Verlag, DüsseldorfMr. J. Falcimaigne, Institut Français du Pétrole, ParisASME New YorkDie entsprechende Quellenangabe befindet sich jeweils im Text oder in der Bildlegende.Für die Erlaubnis zur Verwendung von Abbildungen und für bereitgestellte Literaturdanke ich im weiteren den Herren Prof. Dr.-Ing. F. Avellan, Dr. M. Farhat, Dr. O. Braun,IX
XDanksagungDr. S. Berten (Ecole Polytechnique Lausanne); Prof. Dr.-Ing. D.H. Hellmann, Prof. Dr.Ing. M. Böhle und H. Roclawski (TU Kaiserslautern); Prof. Dr.-Ing. G. Kosyna, Prof. Dr.Ing. habil. U. Stark, Frau Dr.-Ing. I. Goltz, Frau P. Perez, Dr. Ing. H. Saathoff (TU Braunschweig); C.H. van den Berg (MTI Holland); Prof. Dr.-Ing. H. Wurm, A. Töws (Wilo SEDortmund); Dr. P. Dupont, R. Palgrave (Sulzer); U. Diekmann (Wilo-Emu), A. Nicklas(Sterling Fluid Systems), T. Folsche (CP Pumpen AG), H. Bugdayci (IHC Merwede).
Formelzeichen und Definitionen. ZumGebrauch des BuchesLeider gibt es im Pumpenbau keine allgemein akzeptierte und genügend umfassendeNorm für Symbole und technische Begriffe. Soweit möglich, wurde aber DIN 24260 (Ausgabe 1986) verwendet. Im Symbolverzeichnis wird jeweils angegeben, in welcher Gleichung oder in welchem Kapitel der entsprechende Begriff eingeführt wurde.Formeln, Tafeln, Tabellen, Abbildungen und Literaturzitate werden kapitelweise numeriert. Die geometrischen Abmessungen von Laufrädern und Leitapparaten (sowie einigeMeßstellen) werden in Tafel 0.2 veranschaulicht.In der Praxis häufig verwendete Formeln werden in Berechnungstafeln zusammengestellt, die den gesamten Rechengang deutlich machen. Diese Tafeln erleichtern auch dieProgrammierung der Berechnungen. Die in Berechnungstafeln aufgeführten Gleichungenerhalten den Zusatz „T“, z. B. Gl. (T3.5.8) bezeichnet Gleichung 8 in Tafel 3.5.Empirische Daten werden in der Literatur häufig in Form von Diagrammen dargestellt.In den meisten Fällen wurden derartige Angaben zur Verwendung in diesem Buch alsGleichungen wiedergegeben, wobei – soweit verfügbar – jeweils verschiedene Quellen herangezogen wurden.Mathematische Ausdrücke: Zur Vereinfachung wird die obere Grenze von Summennicht angeschrieben, wenn kein Zweifel über den Summanden aufkommen kann, zumBeispiel: st PRR steht für 1i 1z PRR,i und bedeutet die Summe der Radreibungsverlustealler Stufen einer mehrstufigen Pumpe.Eine Gleichung in der Form y a exp(b) steht für y a eb, wobei „e“ die Basis desnatürlichen Logarithmus bedeutet.Das Symbol wird für „proportional zu“ verwendet; zum Beispiel bedeutet der Ausdruck PRR d25 „der Radreibungsverlust ist proportional zur 5. Potenz des Laufraddurchmessers“.Die spezifische Drehzahl nq wird stets berechnet mit n in min-1, Q in m3/s und H in m.Die spezifische Drehzahl wird wie eine dimensionslose Größe behandelt. Viele Graphikenwurden mit MS-Excel erstellt. Dabei steht z. B. 1E 03 für 103.stXI
XIIFormelzeichen und Definationen SpitzmarkeLiteratur: Den Literaturzitaten zu den jeweiligen Kapiteln wird eine allgemeine Bibliographie vorangestellt, deren Einträge mit [B.1], [B.2], zitiert werden; sie enthält auch einige Normen und Standards: [N.1], [N.2] usw. Insgesamt werden über 600 Einzelarbeiten,Monographien und Handbücher zitiert. Dies entspricht in der Größenordnung nur 1 %der relevanten Literatur. Diese Aussage gilt für alle in diesem Buch behandelten Themen.Die zitierte Literatur wurde nach folgenden Kriterien ausgewählt: (1) um einen bestimmten Sachverhalt zu belegen; (2) um dem Leser Zugang zu Einzelheiten zu schaffen, die imvorliegenden Text keinen Platz fanden; (3) um auf Literatur zu benachbarten Sachgebietenaufmerksam zu machen, die in diesem Buch nicht behandelt wurden; (4) um dem Benutzer weiterführende Literatur zu erschließen, die in den angegebenen Arbeiten zitiertwerden. Obwohl obige Kriterien angewendet wurden, läßt sich eine gewisse Zufälligkeitbei der Auswahl kaum vermeiden. Um die Lesbarkeit des Textes nicht zu erschweren, wurde nicht versucht, alle besprochenen Sachverhalte, die schon einmal veröffentlicht wurden, mit Zitaten zu belegen. Sachverhalte, die dem Stand der Technik entsprechen und inverschiedenen Veröffentlichungen zu finden sind, werden ohne Quellenangabe gebracht,weil es oft schwierig ist, die Erstveröffentlichung zu eruieren und weil Mehrfachzitate vermieden werden sollten.Patente: Etwa bestehende Patente oder Gebrauchsmuster an irgendwelchen Anordnungen werden nicht erwähnt. Das Fehlen solcher Hinweise berechtigt nicht zu der Annahme,daß die entsprechenden Anordnungen von jedermann frei benutzt werden dürften.Haftung: Trotz sorgfältiger Prüfung von Text, Gleichungen und Abbildungen könnenVerlag und Autor keine Gewähr für die Richtigkeit oder Brauchbarkeit des Inhaltes übernehmen. Wie bei technisch-wissenschaftlichen Veröffentlichungen üblich, wird daherjegliche Haftung von Verlag oder Autor für direkte oder indirekte Schäden aus der Verwendung der in diesem Buch gebrachten Informationen ausgeschlossen. Viele der veröffentlichten Angaben im Pumpenbau sind empirischer Natur, sie stammen aus Versuchenan spezifischen Maschinen. Die Genauigkeit bei der Übertragung auf neue Entwürfe istschwer quantifizierbar. Dieser Sachverhalt ist stets zu beachten.Formelzeichen und DefinitionenSoweit nicht anders vermerkt, sind alle Formeln als Größengleichungen im internationalen Einheiten-System (SI-System) angeschrieben. Die wichtigsten Formelzeichen werdenim folgenden definiert. Wo sinnvoll, wird angegeben, in welcher Gleichung oder in welchem Abschnitt die entsprechende Größe definiert oder eingeführt wird. Die verwendetenFormelzeichen entsprechen weitgehend DIN 24260 (Ausgabe 1986). Vektoren werden inText und Formeln durch Fettdruck gekennzeichnet. Zeichen von nur lokaler Bedeutungsind im Text und in den Tafeln erläutert.
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkeXIIIZum Verständnis der physikalischen Bedeutung der verschiedenen Größen sind folgende Tafeln hilfreich: T afeln 0.1 und 0.2: geometrische Abmessungen der strömungsführenden Kanäle undStrömungsgrößen Tafel 2.2: Förderhöhe und Haltedruckhöhe (NPSH) Tafeln 3.1 und 3.2: Geschwindigkeitsdreiecke Tafel 3.4: Ähnlichkeitsgesetze und dimensionslose KennzahlenKapitel oder GleichungAFläche, QuerschnittABruchdehnungKap. 14AAmplitudeKap. 10A1qEngster Querschnitt am Laufradeintritt (bei Trapez:A1q a1 b1)A2qA3qASaQuerschnitt am Laufradaustritt (bei Trapez: A2q a2 b2)Engster Querschnitt am Leitradeintritt (bei Trapez:A3q a3 b3)AntriebsseiteLichtweite zwischen Schaufeln (Index 1 bis 6)Tafel 0.2aSchallgeschwindigkeit in RohrleitungGl. (10.17)a0Schallgeschwindigkeit im FluidGl. (10.17)aLSchallgeschwindigkeit im Material des GehäusesGl. eite am Laufradaustritt; wenn 2-flutig: proLaufradseiteb2,ges (b2,tot)Laufradaustrittsbreite inklusive RadseitenwändenGl. (9.6)bksKörperschallbeschleunigungGl. (10.6)CNLKavitationsschalldruckTafel 6.1CVKörperschall als Effektivwert der BeschleunigungCV*dimensionslose tKap. 1.1cRotordämpfungskoeffizientGl. (10.7)cAAxialkraftabsenkungsbeiwertGl. (9.4), Tafel 9.1Konzentration der EisenionenGl. (14.7), Tafel 14.5cFeCV* CV/(u12/d1)
XIVFormelzeichen und Definationen Spitzmarkec3qmittlere Geschwindigkeit im LeitapparateintrittcdStrömungsgeschwindigkeit im DruckstutzenÄquivalenzfaktor für RauheitGl. (1.36b)cfReibungsbeiwert an PlattenGl. (1.33)cpDruckrückgewinnungsbeiwertGln. (1.11), (1.40), (T9.1.5)cphPhasengeschwindigkeitKap. 10.7.1csStrömungsgeschwindigkeit im SaugstutzencsFeststoffkonzentrationTafel 14.11cs,äqäquivalente FeststoffkonzentrationTafel 14.11cTGeschwindigkeit in EinlaufdüseGl. (11.15)cvFeststoff-VolumenkonzentrationTafel 13.5DDämpfungsbeiwertKap. 10.6.5D, dDurchmesserDfzdbarithmetischer Mittelwert des Durchmessers am La oder Tafel 0.2Le z.B. d1b 0,5 (d1 d1i); so definiert, daß A1 p d1b b1ccKoppeldämpfungceqc3q QLe/(zLe A3q)Gl. (10.7)DiffusionsfaktorTafel 7.5d3qDurchmesser des SpiralenendquerschnittesGl. (T7.7.7)dDDurchmesser an der WellendichtungddInnendurchmesser des DruckstutzensdmTafel 9.1dkKugeldurchgang (Abwasser- oder Baggerpumpen)Kap. 7.4Tafel 0.2dngeometrischer Mittelwert des Durchmessers am Laoder Le, z. B. d1m 0, 5 ( d12a d12i )Durchmesser der RadnabedsInnendurchmesser des SaugstutzensFeststoff-PartikeldurchmesserTafel 14.11DTEintrittsdurchmesser der EinlaufdüseAbb. (11.20)EElastizitätsmodulERmaximale Erosionsrate (an der tiefsten Stelle desAbtrages)Tafel 6.1ER,aMetallabtragsrate in mm/aTafel 14.5 und 14.11eSchaufelstärkeTafel 0.2FKraftFaxAxialkraftRadialschubkorrektur für DoppelspiralenAbb. 9.18 in Tafel 9.4FRRadialkraft (Radialschub)Gl. (9.6), Tafel 9.4FrFroude-ZahlGl. (11.15)Fr, FtRadial- und TangentialkräfteGl. (10.8)KorrosionsfaktorTafel 6.1FMatMaterialfaktor bei Kavitation: Tafel 6.1, bei Abrasion:Tafel 14.11dsFDspFcor
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkeXVfFrequenzfEBEigenfrequenzen bei der BetriebsdrehzahlKap. 10.6.5fe1EigenfrequenzKap. 10.6.2fkrkritische DrehfrequenzKap. 10.6.5fLLeckageeinfluß auf RadreibungGl. (T3.6.7), Tafel 3.6fqfnDrehfrequenz fn n/60fHAnzahl Fluten: einflutig fq 1; doppelflutig fq 2Umrechnungsfaktor für Förderhöhe (Rauheit,Viskosität)Gl. (3.32)fQUmrechnungsfaktor für Förderstrom (Rauheit,Viskosität)Gl. (3.32)fRRauheitseinfluß auf RadreibungGl. (T3.6.6), Tafel 3.6fRSFrequenz der umlaufenden Ablösungen („rotatingstall“)fηUmrechnungsfaktor Wirkungsgrad (Rauheit,Viskosität)Gl. (3.31)gFallbeschleunigung (g 9,81 m/s2, gerundet)Kap. 17.6HFörderhöhe pro StufeTafel mte Förderhöhe einer mehrstufigen PumpeTafel 2.2Hpstatische Druckerhöhung im LaufradGl. (T3.3.8)TotalenthalpieGl. (1.4)hGehäusewandstärke (bei Beschleunigungsaufnehmer)Tafel 6.1hDIRefDeckelwandstärkeTafel 6.1IacAkustische IntensitätTafel 6.1Bezugswert für LeistungsdichteTafel 6.1iAnstellwinkel (i Schaufelwinkel – Strömungswinkel)Tafel 3.1JspIntegral des Leitrad- o. Spiralen-EndquerschnittsGl. (3.15); (4.13)kRotation des Fluids im Radseitenraum k β/ωGl. (9.1), Tafel 9.1kE, kzRotation des Fluids am RadseitenraumeintrittAbb. 9.1kFedersteifigkeitGl. (10.7)kcKoppelsteifigkeitkRGl. (10.7)knNabenversperrung: kn 1– dn /d1Radialschubbeiwert (stationär)Gl. (9.6)kR, DRadialschubbeiwert, bezogen auf d2 (stationär)Tafel 9.4kR,dyn22dynamischer (instationärer) RadialschubbeiwertkR,ges (kR,tot) Radialschubbeiwert umfassend stat. und dyn. AnteileTafel 9.4Tafel 9.4kR,oRadialschubbeiwert (stationär) für den Betrieb beiQ 0Tafel 9.4kRRRadreibungsbeiwertTafel 3.6
XVIFormelzeichen und Definationen SpitzmarkekRuRadialschubbeiwert (stationär)LLängeLPAA-bewerteter SchalldruckpegelLcavBlasenfeldlängeGl. (9.7)Tafel 10.4LDamSchadenslängeMDrehmomentmDifferenz der Lauf- und LeitradperiodizitätenKap. 10.7.1mMassenkoeffizientGl. iteNPSHNPSH-Wert (net positive suction head)Gesamt-HaltedruckhöheNPSHANPSH-Wert der AnlageGl. (10.7)Tafel 2.2, Tafel 6.2NPSHiNPSH-Wert, bei dem erste Kavitationsblasen auftretenNPSHRfür den Betrieb der Pumpe mit spezifiziertem Gradder Kavitation erforderlicher NPSH-WertKap. 6.2.2, 6.2.5, 6.3NPSHxNPSH-Wert, bei dem die Pumpe einen x-prozentigenFörderhöhenabfall zeigtKap. 6.2.2NLFlüssigkeitsschalldruck als Effektivwert; NL* 2NL/ρ u12NLoGrundschalldrucknDrehzahl pro Minuten(s)Drehzahl pro SekundenNNenndrehzahlnssKap. 6.5nqspezifische Drehzahl (min-1, m3/s, m)Kap. 3.4, Tafel 3.4Saugzahl (min-1, m3/s, m)Kap. 6.2.4, Tafel 3.4PKupplungsleistung, Leistung allgemeinPiinnere LeistungPuTafel 3.5Pmmechanische VerlustleistungTafel 3.5Tafel 3.5PRRauf das Fluid übertragene Nutzleistung Pu ρ g Htot QRadreibungsleistungTafeln 3.6, 3.5PERSpezifische Erosionsleistung PER UR ERTafel 6.1Ps3Leitradlabyrinth-VerlustleistungTafeln 3.5, 3.7(1)PILochfraßindexGl. (14.8)pstatischer DruckPerLeistungsverlust durch Reibung am ungsdruck am Aufstellungsort der Pumpe(meist Luftdruck)peDruck über dem Flüssigkeitsspiegel im SaugreservoirKap. 10.7.1Tafel 2.2
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkepgXVIIGasdruck (Partialdruck)Kap.17.4piImplosionsdruckTafel 6.1pvDampfdruck (Sättigungsdruck)QFörderstrom, VolumenstromQLaFörderstrom durch das Laufrad:QLa Q Qsp QE Qh Q/ηvQLeQEFörderstrom durch den Leitapparat: QLe Q Qs3 QEEntlastungsstromQhfür Hilfszwecke abgezogener Förderstrom (meist null)Qspq*auf den Bestpunkt bezogener Förderstrom (Fördergrad): q* Q/QoptQRNennförderstrom („rated flow“)Kap. 15Spaltverluststrom (Laufradsaugseite)Tafeln 3.5, 3.7(1)Qs3Spaltverluststrom der ZwischenstufendichtungTafeln 3.5, 3.7(1)R, rRadiusRGaskonstanteRGReaktionsgradKap. 3.2Reynolds-Zahl. Kanal: Re c Dh/ν; Platte, Schaufel:Re w �quivalenter Radius des Spiral-EndquerschnittesTafel 7.7SWasserspiegelüberdeckungKap. 11.7.3, Gl. (11.15)Sschallabsorbierende Oberfläche des EinlaufgehäusesTafel 6.1SStrStrouhal-ZahlTafel 10.8sradiale SpaltweiteGl. (3.12), Abb. 3.12,Tafel 3.7(1) u. (2)saxaxialer Wandabstand zwischen Radscheiben undGehäuseAbb. 9.1Abb. 9.1ar3qtaxzylindrische Gehäusekontur im etzter Umfang (Rohr oder Kanal)URWerkstoffarbeit pro Volumeneinheit bei Sprödbruch(„ultimate resilience“): UR Rm2/(2 igkeitw1qmittlere Geschwindigkeit im LaufradeintrittxGasgehalt (Masse); Feststoff-Massenkonzentrationxdimensionsloser Radius x r/r2Kap. 5.2t π d/zLa (oder zLe)Tafel 6.1u π d n/60w1q QLa/(zLa A1q)Tafel 9.1Kap. 13
XVIIIxDFormelzeichen und Definationen SpitzmarkeMassenkonzentration des gelösten GasesKap. 17.4xovÜberdeckung an Laufrad- LeitradscheibenAbb. 9.1Yspezifische FörderarbeitY g HYsch Ythspezifische Schaufelarbeit, Yth g HthTafel 3.3Yth spezifische Schaufelarbeit bei schaufelkongruenterStrömungy dimensionsloser WandabstandzHöhenlageZhhydraulische Verluste (Laufrad: ZLa Leitrad ZLe)zLaLaufschaufelzahlzLeSchaufelzahl im Leitapparat (bei Spirale: AnzahlSporne)zRAnzahl RückführschaufelnzstStufenzahlzVLeTafel 8.1Schaufelzahl VorleitradzppAnzahl parallel arbeitender PumpenαGasgehalt (ppm), GasvolumenanteilαWinkel zw. Richtung von Umfangs- undAbsolutgeschwindigkeitαkTafel 13.3KerbfaktorGl. (T14.1.7)αTGesamt-AbsorptionskoeffizientTafel 6.1βWinkel zwischen w und der negativen u-RichtungβWinkelgeschwindigkeit des Fluids im RadseitenraumKap. 9.1βStoffübergangszahlKap. 14.3, Tafel 14.6γAbströmbeiwert („Minderleistung“)Tafel 3.2δ*VerdrängungsdickeGl. (1.18) p*dDruckschwankung (dimensionslos)Gl. (10.1) paScheitelwert (Amplitude) der DruckschwankungKap. 10.2.6 pp-pDoppelter Scheitelwert („peak-to-peak“)Kap. 10.2.6εWinkel im PolarkoordinatensystemεÄquivalente SandrauheitεspUmschlingungswinkel der inneren Spirale (Doppelsp.) Tafel 0.2ζVerlustbeiwert (mit Index La, Le, Sp usw.)Tafel 3.8ζaAuftriebsbeiwertTafeln 7.1, 7.4ζwWiderstandsbeiwertTafel 7.4ηvol, ηvvolumetrischer WirkungsgradGl. (T3.5.9)ηGesamt (Kupplungs-) WirkungsgradGl. (T3.5.3)ηiinnerer WirkungsgradGl. (T3.5.5)hydraulischer WirkungsgradGl. (T3.5.8) u. Tafel 3.8ηDDiffusor wirkungsgradGl. (1.43)ηhKap. 1.5.1
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkeXIXStufenwirkungsgradGl. (T3.5.7)θuÄhnlichkeitsparameter für KavitationserosionTafel 6.1ϑDiffusoröffnungswinkelGl. (1.42)κExponent der isentropen Expansion oderKompressionλWinkel zwischen Schaufeln und Radscheiben (La oder Tafel 0.1Le)λLeistungszahlTafel 3.4λWellenlängeTafel 10.7λc, λwηstKoeffizienten zur NPSH-BerechnungGl. (6.10)λRRohrreibungszahlGl. (1.36)µdynamische Zähigkeit, μ ρ ννkinematische Zähigkeit, ν µ/ρµNabenverhältnisν1, ν2Schwingungsordnung, natürliche Zahlen (1, 2, 3, .)ξhydraulische Schaufelbelastung nach [7.2]ρDichteρ ״ Dichte des SattdampfesρmatDichte des WerkstoffsρsDichte des FeststoffsρpDichte des Gehäusematerialsν dn/d1aTafel 7.1Kap. 13.4, 14.5Tafel 3.4σKavitationsbeiwert (Index wie NPSH): σ 2 nungϕLieferzahl oder DurchflußzahlTafel 3.4ϕspDurchflußzahl für den RadseitenraumTafel 9.1ψDruckzahlTafel 3.4ψpDruckzahl für die statische Druckerhöhung imLaufradTafel 3.3ΩOrbit- (Schwingungs-)kreisfrequenzKap. 10.6.2ΩGrenzOrbitgrenzfrequenzGl. (10.9)ωWinkelgeschwindigkeit des RotorsωEEigenkreisfrequenzKap. 10universelle spezifische DrehzahlTafel 3.4ωsNPSH/u12Kap. 14Tafel 0.1
XXFormelzeichen und Definationen SpitzmarkeFuß- und Kopfzeichen. AbkürzungenBerechnungsstationen: im Pumpbetrieb strömt das Fluid von 1 nach 6, im Turbinenbetrieb von 6 nach 1123456AASaaxa, m, leintrittskante (Niederdruckkante)Laufschaufelaustrittskante (Hochdruckkante)Leitschaufeleintrittskante oder itt RückführschaufelnAustritt RückführschaufelnAnlageAntriebsseite (an der Kupplung)Anlage, Ausführung, Prototypaxialäußere, mittlere, innere StromlinieWinkel am Bauteil (Laufschaufeln, Leitschaufeln,Spiralenzunge)KorrosionDruckseite (Druckfläche der draulischLeerlauf bei Turbinenbetrieb (M 0)LaufradLeitradModell, Basis für Wirkungsgradumrechnung MinimalwertMischungNicht-AntriebsseiteDaten bei Nullförderung (Q O)Daten beim Förderstrom besten WirkungsgradesKap. 12
Formelzeichen und Definationen ischaus Kontinuität berechnete, mittlere Geschwindigkeit(wenn verwechselbar mit RadreibungRadseitenraumradialEintrittsstutzen (Saugstutzen)Feststoff („solid“)Schaufelstoßfreie AnströmungSpalt, SpaltstromEinphasenströmung („single-phase liquid“)SpiraleSaugseite (Saugfläche der römung („two-phase“)Tragscheibetheoretisch (verlustlose Strömung)Totaldruck (Gesamtdruck) statischer Druck StaudruckUmfangskomponenteVerlustviskoses FluidWasserförderungWiderstandskennlinie bei Turbinenbetrieb (n 0)zulässigmit Schaufelversperrungdimensionslose Größe, bei Abmessungen bezogen aufd2 z.B. b2* b2/d2, bei Geschwindigkeiten bezogen aufu2, z. B. w1* w1/u2Flüssige PhaseGasförmige PhaseXXIKap. 12Kap. 13.1Kap. 13.4Gl. (T3.1.10)Kap. 12Kap. 13.1Kap. 13.1Kap. 12Tafeln 0.1, 3.1Kap. 6 u. 13Kap. 6 u. 13
XXIIFormelzeichen und Definationen SpitzmarkeLaufrad: zLaTafel 0.1 Abmessungen und tritt:d1a, d1m, d1i, dn,a1, e11τ1 Austritt:d2a, d2m, d2i,b2, a2, e2, e1 zLa e1π d1 sin β1B sin λLa1zLa e21 π d2 sin β2B sin λLaτ2 Rückführung: zRLeitapparat: zLeohneEintritt:d3, b3, a3, e3A3q a3 b3ohneτ3 Austritt:d4, b4, a4, e4A4 a4 b4Eintritt:d5, b5, a5, e511 zLe e3π d3 sin α3B sin λLeohne1zR e51 π d5 sin α5Bτ5 τ6 u1a, u1m, u1i, c1m,w1, c1, α1, β1c1m′, c1u′, w1′, c1′,α1′, β1′w1q QLa /(zLa A1q)c2m′, c2u′, c2′, w2u,w2′, α2′, β2′u2a, u2m, u2i,c2m, c2uc2, w2u, w2, α2, β2c3m, c3u, c3, α3c3m′, c3u′, c3′, α3′c3q QLe /(zLe A3q)QLezLe b4 a4c4 Austritt:d6, b6, a6, e6Strömungsgrößen1zR e61 π d6 sin α6BohneFestlegungen:c5m, c5u, c5, α5c5m′, c5u′, c5′, α5′c6m′, c6u′, c6′, α6′c6m, c6u, c6, ,aα6Bα6B,iAlle Strömungsgrößen können noch durch die Indices a, m oder i zur Kennzeichnung derStromlinie ergänzt werden z. B. c1m, a; β1a, β1i usw.Ohne besondere Kennzeichnung gilt: u1 u1a und d1 d1a sowie d2 d2a, wenn d2a d2iist.wm cm Durchflußgeschwindigkeiten in Relativ- und Absolutsystem sind gleich.Die Umfangskomponenten cu und wu werden durch die Versperrung nicht beeinflußt.λLa oder λLeSchaufelDeckscheibeEinfluß der Schaufelschrägstellung aufdie Schaufelversperrung
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkeXXIIITafel 0.2 (1) Geometrische e1d1bdn4a4H4b5b44α 4Bd1iα 5B5d4a5d5a3e5H33d4e3α 3B3b3H6d3α 6Ba6d3b6d6e6Dd4ib1b2Innenspirale6e35A3qi, a3id2ad1bd2bd1id2ib3dzAußenspiraleA3qa, a3ae3dzεSp4aÄußerer Kanalα 3B
XXIVFormelzeichen und Definationen Spitzmarke7DIHO *HRPHWULVFKH EPHVVXQJHQ(QJVWHU 4XHUVFKQLWW6FKUlJDEVFKQLWW 'LIIXVRU 5DGVHL WHQUDXP XQG/HLWUDGHLQ WULWWVJHR PHWULHPHKUVWX ILJHU3XPSHQ G [RY6SDOW %6SDOW 6SDOW (6SDOW )G G GZ5DGVHLWHQUDXP5DGVHLWHQUDXP463GVS46 GV VD[ QVFKUlJXQJ5DGVHL WHQUDXP XQG/HLWUDGHLQ WULWWVJHR PHWULHPHKUVWX ILJHU3XPSHQ @[RY6SDOW %6SDOW 6SDOW (6SDOW )G G GZ5DGVHLWHQUDXP5DGVHLWHQUDXP463GVS46 VD[GV
Formelzeichen und Definationen SpitzmarkeXXVPumpentypen (englische Bezeichnungen)OHH – Overhung Single StageISO 13709 (API 610) Type OH2OHC – Overhung Single Stagewith Canned MotorAPI 685OHM – Overhung Single Stagewith Magnetic Coupling, API 685BBS – Between Bearings Single StageISO 13709 (API 610) Type BB2GSG – Inline or Opposed ImpellerDiffuser Barrel TypeISO 13709 (API 610) Type BB5OHV – Vertical InlineISO 13709 (API 610) Type OH3
XXVIFormelzeichen und Definationen Spitzmarke%%7 ' %HWZHHQ %HDULQJV7ZR 6WDJH 'RXEOH 6XFWLRQ,62 3, 7\SH %% %%7 %HWZHHQ %HDULQJV 7ZR 6WDJH,62 3, 7\SH %% &3 'XDO 9ROXWH 2SSRVHG ,P SHOOHU %DUUHO 7\SH,62 3, 7\SH %% 06' 'XDO 9ROXWH 2SSRVHG,PSHOOHU RUL]RQWDOO\ 6SOLW,62 3, 7\SH %%
Inhaltsverzeichnis1Allgemeine strömungstechnische Grundlagen 11.1 Absolute und relative Strömung 11.2 Erhaltungssätze 21.2.1 Erhaltung der Masse 21.2.2 Erhaltung der Energie 31.2.3 Erhaltung der Bewegungsgröße 51.3 Grenzschichten, Grenzschichtbeeinflussung
johann.guelich@bluewin.ch. V Vorwort zur vierten Auflage Betriebskosten und Verfügbarkeit von Kreiselpumpen werden wesentlich durch ein breites . Der Direktion der Sulzer Pumpen AG, insbesondere Herrn Dr. A. Schachenmann, danke ich für die Erlaubnis zur Veröffentlichung dieses Werkes, für die Überlassung zahlreicher .
