2020 | OriginalPaper | Buchkapitel
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Kreiselpumpen
In Kap. 3 werden die Berechnungsverfahren behandelt, die im Wesentlichen allen Laufrädern und Leitvorrichtungen, unabhängig von der spezifischen Bauart, gemeinsam sind. Die Einzelheiten von Berechnung, Konstruktion und Gestaltung der verschiedenen Typen von Laufrädern und Leitapparaten werden dagegen in Kap. 7 besprochen. Die Energieübertragung im Laufrad wird nach der Stromfadentheorie behandelt, wobei die Strömungsumlenkung mit einem Abströmbeiwert (Minderumlenkung) erfasst wird. Weitere Themen: Ähnlichkeitsgesetze, Spezifische Drehzahl, Leistungsbilanz und Wirkungsgrade, Berechnung der Nebenverluste (Radreibung, Leckverluste, Berechnung der Leitvorrichtung, Hydraulische Verluste, Angaben über Druckzahlen, Wirkungsgrade und Verluste, Einfluss der Rauigkeit und der Reynolds-Zahl.In Kap. 3 werden die Berechnungsverfahren behandelt, die im Wesentlichen allen Laufrädern und Leitvorrichtungen, unabhängig von der spezifischen Bauart, gemeinsam sind. Die Einzelheiten von Berechnung, Konstruktion und Gestaltung der verschiedenen Typen von Laufrädern und Leitapparaten werden dagegen in Kap. 7 besprochen. Die Energieübertragung im Laufrad wird nach der Stromfadentheorie behandelt, wobei die Strömungsumlenkung mit einem Abströmbeiwert (Minderumlenkung) erfasst wird. Weitere Themen: Ähnlichkeitsgesetze, Spezifische Drehzahl, Leistungsbilanz und Wirkungsgrade, Berechnung der Nebenverluste (Radreibung, Leckverluste, Berechnung der Leitvorrichtung, Hydraulische Verluste, Angaben über Druckzahlen, Wirkungsgrade und Verluste, Einfluss der Rauigkeit und der Reynolds-Zahl.
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Rückströmungen treten normalerweise bei Teillast unter q* = 0,5 bis 0,7 auf (Kap.
5); bei extrem breiten Laufrädern, wie sie für Baggerpumpen ausgeführt werden, aber auch schon im Bestpunktbereich.
Bei der Förderung von Ölen oder anderen Medien hoher Viskosität verringern sich Förderhöhe und Wirkungsgrad gegenüber Wasserförderung hingegen stark (Abschn.
13.1).
Die abgestrahlten Luft-, Flüssigkeits- und Körperschallleistungen sind vernachlässigbar klein gegenüber allen anderen Verlusten.
Dieser experimentelle Befund folgt aus Daten in [
35]; er lässt sich nicht durch Einsetzen der halben Winkelgeschwindigkeit in die eingangs gegebenen Gleichungen ableiten.
Für genauere Untersuchungen empfiehlt sich die Radseitenraumintegration gemäß Tafel 9.1.
Der erwähnte Exponent bedeutet keinen Widerspruch zu Gl. (T3.5.6a), die sich auf verschiedene Pumpen mit optimal angepasster mechanischer Ausrüstung bezieht, während die Umrechnung der mechanischen Verluste einer bestimmten Pumpe von gegebenen mechanischen Komponenten ausgeht, die bei reduzierter Drehzahl überdimensioniert sind.
Eine Ausnahme bilden Axialpumpen sehr hoher spezifischer Drehzahl, die u. U. ohne Leitapparat auszuführen sind (Abschn.
7.6.6).
1.
Zurück zum Zitat Baker, W.E., et al.: Similarity Methods in Engineering Dynamics, Revised edn. Elsevier, Amsterdam (1991) Baker, W.E., et al.: Similarity Methods in Engineering Dynamics, Revised edn. Elsevier, Amsterdam (1991)
2.
Zurück zum Zitat Brodersen, S.: Reduzierung der Scheibenreibung bei Strömungsmaschinen. Forsch. Ing. Wes. 59, 184–186 (1993) Brodersen, S.: Reduzierung der Scheibenreibung bei Strömungsmaschinen. Forsch. Ing. Wes.
59, 184–186 (1993)
3.
Zurück zum Zitat Busemann, A.: Das Förderhöhenverhältnis radialer Kreiselpumpen mit logarithmisch-spiraligen Schaufeln. ZAMM 8, 5 (1928) Busemann, A.: Das Förderhöhenverhältnis radialer Kreiselpumpen mit logarithmisch-spiraligen Schaufeln. ZAMM
8, 5 (1928)
4.
Zurück zum Zitat Childs, D.W., et al.: Annular honeycomb seal test results for leakage and rotordynamic coefficients. ASME Paper 88-Trib-35 Childs, D.W., et al.: Annular honeycomb seal test results for leakage and rotordynamic coefficients. ASME Paper 88-Trib-35
5.
Zurück zum Zitat Childs, D.W.: Dynamic analysis of turbulent annular seals based on Hirs’ lubrication equation. ASME 82-Lub-41 (1982) Childs, D.W.: Dynamic analysis of turbulent annular seals based on Hirs’ lubrication equation. ASME 82-Lub-41 (1982)
6.
Zurück zum Zitat Dailey, J.W., Nece, R.E.: Chamber dimension effects on frictional resistance of enclosed rotating disks. ASME J Basic Engng. 82, 217–232 (1960) Dailey, J.W., Nece, R.E.: Chamber dimension effects on frictional resistance of enclosed rotating disks. ASME J Basic Engng.
82, 217–232 (1960)
7.
Zurück zum Zitat Engeda, A., et al.: Correlation of tip clearance effects to impeller geometry and fluid dynamics. ASME Paper 88-GT-92 (1988) Engeda, A., et al.: Correlation of tip clearance effects to impeller geometry and fluid dynamics. ASME Paper 88-GT-92 (1988)
8.
Zurück zum Zitat Engeda, A.: Untersuchungen an Kreiselpumpen mit offenen und geschlossenen Laufrädern im Pumpen- und Turbinenbetrieb. Diss. TU Hannover (1987) Engeda, A.: Untersuchungen an Kreiselpumpen mit offenen und geschlossenen Laufrädern im Pumpen- und Turbinenbetrieb. Diss. TU Hannover (1987)
9.
Zurück zum Zitat Florjancic, S.: Annular seals of high energy centrifugal pumps: a new theory and full scale measurement of rotordynamic coefficients and hydraulic friction factors. Diss. ETH Zürich (1990) Florjancic, S.: Annular seals of high energy centrifugal pumps: a new theory and full scale measurement of rotordynamic coefficients and hydraulic friction factors. Diss. ETH Zürich (1990)
10.
Zurück zum Zitat Fukuda, H.: The effect of runner surface roughness on the performance of a Francis turbine. Bulletin JSME. 7(4), 346–356 (1964) Fukuda, H.: The effect of runner surface roughness on the performance of a Francis turbine. Bulletin JSME.
7(4), 346–356 (1964)
11.
Zurück zum Zitat Geis, H.: Experimentelle Untersuchungen der Radseitenverluste von Hochdruck-Wasserturbinen radialer Bauart. Diss. TH Darmstadt (1985) Geis, H.: Experimentelle Untersuchungen der Radseitenverluste von Hochdruck-Wasserturbinen radialer Bauart. Diss. TH Darmstadt (1985)
12.
Zurück zum Zitat Görtler, H.: Dimensionsanalyse. Springer, Berlin (1975) Görtler, H.: Dimensionsanalyse. Springer, Berlin (1975)
13.
Zurück zum Zitat Graf E., et al.: Three-dimensional analysis in a multi-stage pump crossover diffuser. ASME Winter Annual Meeting. 22–29 (1990) Graf E., et al.: Three-dimensional analysis in a multi-stage pump crossover diffuser. ASME Winter Annual Meeting. 22–29 (1990)
14.
Zurück zum Zitat Gülich, J.F.: Disk friction losses of closed turbomachine impellers. Forsch. Ing. Wes. 68, 87–97 (2003) Gülich, J.F.: Disk friction losses of closed turbomachine impellers. Forsch. Ing. Wes.
68, 87–97 (2003)
15.
Zurück zum Zitat Gülich, J.F.: Effect of Reynolds-number and surface roughness on the efficiency of centrifugal pumps. ASME J. Fluids Eng. 125(4), 670–679 (2003) Gülich, J.F.: Effect of Reynolds-number and surface roughness on the efficiency of centrifugal pumps. ASME J. Fluids Eng.
125(4), 670–679 (2003)
16.
Zurück zum Zitat Gülich, J.F.: Pumping highly viscous fluids with centrifugal pumps. World Pumps, 395/396, Aug/Sept. 1999 Gülich, J.F.: Pumping highly viscous fluids with centrifugal pumps. World Pumps, 395/396, Aug/Sept. 1999
17.
Zurück zum Zitat Hamkins, C.P.: The surface flow angle in rotating flow: Application to the centrifugal impeller side gap. Diss. TU Kaiserslautern, Shaker, Aachen (2000) Hamkins, C.P.: The surface flow angle in rotating flow: Application to the centrifugal impeller side gap. Diss. TU Kaiserslautern, Shaker, Aachen (2000)
18.
Zurück zum Zitat Henning, H.: Experimentelle Untersuchungen an als Drosseln arbeitenden Gewinderillendichtungen für hydraulische Strömungsmaschinen. Diss. TU Braunschweig (1979) Henning, H.: Experimentelle Untersuchungen an als Drosseln arbeitenden Gewinderillendichtungen für hydraulische Strömungsmaschinen. Diss. TU Braunschweig (1979)
19.
Zurück zum Zitat Hergt, P.: Hydraulic design of rotodynamic pumps. In: Krishna, Rada (Hrsg.) Hydraulic design of hydraulic machinery. Avebury, Aldershot (1997) Hergt, P.: Hydraulic design of rotodynamic pumps. In: Krishna, Rada (Hrsg.) Hydraulic design of hydraulic machinery. Avebury, Aldershot (1997)
20.
Zurück zum Zitat Hippe, L.: Wirkungsgradaufwertung bei Radialpumpen unter Berücksichtigung des Rauheitseinflusses. Diss. TH Darmstadt (1984) Hippe, L.: Wirkungsgradaufwertung bei Radialpumpen unter Berücksichtigung des Rauheitseinflusses. Diss. TH Darmstadt (1984)
21.
Zurück zum Zitat Kosyna, G., Lünzmann, H.: Experimental investigations on the influence of leakage flow in centrifugal pumps with diagonal clearance gap. ImechE Paper C439/010 (1992) Kosyna, G., Lünzmann, H.: Experimental investigations on the influence of leakage flow in centrifugal pumps with diagonal clearance gap. ImechE Paper C439/010 (1992)
22.
Zurück zum Zitat Lauer, J., et al.: Tip clearance sensitivity of centrifugal pumps with semi-open impellers. ASME Paper FEDSM97-3366 (1997) Lauer, J., et al.: Tip clearance sensitivity of centrifugal pumps with semi-open impellers. ASME Paper FEDSM97-3366 (1997)
23.
Zurück zum Zitat Lauer, J., Stoffel, B.: Theoretische Untersuchungen zum maximal erreichbaren Wirkungsgrad von Kreiselpumpen. Industriepumpen + Kompressoren. 3(4), 222–228 (1997) Lauer, J., Stoffel, B.: Theoretische Untersuchungen zum maximal erreichbaren Wirkungsgrad von Kreiselpumpen. Industriepumpen + Kompressoren.
3(4), 222–228 (1997)
24.
Zurück zum Zitat Li, W.G.: The “sudden-rising head” effect in centrifugal oil pumps. World Pumps 409, 34–36 (2000) Li, W.G.: The “sudden-rising head” effect in centrifugal oil pumps. World Pumps
409, 34–36 (2000)
25.
Zurück zum Zitat Linneken, H.: Der Radreibungsverlust, insbesondere bei Turbomaschinen. AEG Mitt 47(1/2), 49–55 (1957) Linneken, H.: Der Radreibungsverlust, insbesondere bei Turbomaschinen. AEG Mitt
47(1/2), 49–55 (1957)
26.
Zurück zum Zitat Münch, A.: Untersuchungen zum Wirkungsgradpotential von Kreiselpumpen. Diss. TU Darmstadt (1999) Münch, A.: Untersuchungen zum Wirkungsgradpotential von Kreiselpumpen. Diss. TU Darmstadt (1999)
27.
Zurück zum Zitat Nece, R.E., Dailey, J.W.: Roughness effects on induced flow and frictional resistance of enclosed rotating disks. ASME J Basic Engng 82, 553–562 (1960) Nece, R.E., Dailey, J.W.: Roughness effects on induced flow and frictional resistance of enclosed rotating disks. ASME J Basic Engng
82, 553–562 (1960)
28.
Zurück zum Zitat Nemdili, A.: Einzelverluste von Kreiselpumpen mit spezifischen Drehzahlen von n q = 15 bis 35 rpm. Diss. Uni Kaiserslautern, SAM Forschungsberichte, Bd. 1 (2000) Nemdili, A.: Einzelverluste von Kreiselpumpen mit spezifischen Drehzahlen von n
q = 15 bis 35 rpm. Diss. Uni Kaiserslautern, SAM Forschungsberichte, Bd. 1 (2000)
29.
Zurück zum Zitat Ni, L.: Modellierung der Spaltverluste bei halboffenen Pumpenlaufrädern. Fortschrittber VDI Reihe 7, 269 (1995) Ni, L.: Modellierung der Spaltverluste bei halboffenen Pumpenlaufrädern. Fortschrittber VDI Reihe
7, 269 (1995)
30.
Zurück zum Zitat Osterwalder, J., Hippe, L.: Betrachtungen zur Aufwertung von Serienpumpen. VDI Ber. 424, 1–17 (1981) Osterwalder, J., Hippe, L.: Betrachtungen zur Aufwertung von Serienpumpen. VDI Ber.
424, 1–17 (1981)
31.
Zurück zum Zitat Osterwalder, J., Hippe, L.: Guidelines for efficiency scaling process of hydraulic turbo-machines with different technical roughnesses of flow passages. J. Hydraul. Res. 22(2), 77–102 (1984) Osterwalder, J., Hippe, L.: Guidelines for efficiency scaling process of hydraulic turbo-machines with different technical roughnesses of flow passages. J. Hydraul. Res.
22(2), 77–102 (1984)
32.
Zurück zum Zitat Osterwalder, J.: Efficiency scale-up for hydraulic turbo-machines with due consideration of surface roughness. J. Hydraul. Res. 16(1), 55–76 (1978) Osterwalder, J.: Efficiency scale-up for hydraulic turbo-machines with due consideration of surface roughness. J. Hydraul. Res.
16(1), 55–76 (1978)
33.
Zurück zum Zitat Pantell, K.: Versuche über Scheibenreibung. Forsch. Ing. Wes. 16, 97–108 (1949/1950) Pantell, K.: Versuche über Scheibenreibung. Forsch. Ing. Wes.
16, 97–108 (1949/1950)
34.
Zurück zum Zitat Schilling, R., et al.: Strömung und Verluste in drei wichtigen Elementen radialer Kreiselpumpen. Strömungsmech Strömungsmasch 16 (1974) Schilling, R., et al.: Strömung und Verluste in drei wichtigen Elementen radialer Kreiselpumpen. Strömungsmech Strömungsmasch
16 (1974)
35.
Zurück zum Zitat Schlichting, H.: Grenzschicht-Theorie, 8. Aufl. Braun, Karlsruhe (1982) Schlichting, H.: Grenzschicht-Theorie, 8. Aufl. Braun, Karlsruhe (1982)
36.
Zurück zum Zitat Stampa, B.: Experimentelle Untersuchungen an axial durchströmten Ringspalten. Diss. TU Braunschweig (1971) Stampa, B.: Experimentelle Untersuchungen an axial durchströmten Ringspalten. Diss. TU Braunschweig (1971)
37.
Zurück zum Zitat Tamm, A., Eikmeier, L., Stoffel, B.: The Influences of Surface Roughness on Head, Power Input and Efficiency of Centrifugal Pumps. Proc XXIst IAHR Symp Hydraulic Machinery and Systems, Lausanne (2002) Tamm, A., Eikmeier, L., Stoffel, B.: The Influences of Surface Roughness on Head, Power Input and Efficiency of Centrifugal Pumps. Proc XXIst IAHR Symp Hydraulic Machinery and Systems, Lausanne (2002)
38.
Zurück zum Zitat Thomae, H., Stucki, R.: Axialschub bei mehrstufigen Pumpen. Techn Rundschau Sulzer 3, 185–190 (1970) Thomae, H., Stucki, R.: Axialschub bei mehrstufigen Pumpen. Techn Rundschau Sulzer
3, 185–190 (1970)
39.
Zurück zum Zitat Varley, F.A.: Effects of impeller design and surface roughness on the performance of centrifugal pumps. Proc. Instn. Mech. Engrs. 175(21), 955–969 (1961) Varley, F.A.: Effects of impeller design and surface roughness on the performance of centrifugal pumps. Proc. Instn. Mech. Engrs.
175(21), 955–969 (1961)
40.
Zurück zum Zitat Wagner, W.: Experimentelle Untersuchungen an radial durchströmten Spaltdichtungen. Diss. TU Braunschweig (1972) Wagner, W.: Experimentelle Untersuchungen an radial durchströmten Spaltdichtungen. Diss. TU Braunschweig (1972)
41.
Zurück zum Zitat Weber, D.: Experimentelle Untersuchungen an axial durchströmten kreisringförmigen Spaltdichtungen für Kreiselpumpen. Diss. TU Braunschweig (1971) Weber, D.: Experimentelle Untersuchungen an axial durchströmten kreisringförmigen Spaltdichtungen für Kreiselpumpen. Diss. TU Braunschweig (1971)
42.
Zurück zum Zitat Welz, E.: Der Einfluß der Laufschaufelform auf Förderhöhe und Wirkungsgrad der Kreiselpumpen. Schweizer Archiv. 114–126 (April 1966) Welz, E.: Der Einfluß der Laufschaufelform auf Förderhöhe und Wirkungsgrad der Kreiselpumpen. Schweizer Archiv. 114–126 (April 1966)
43.
Zurück zum Zitat Wiesner, F.J.: A new appraisal of Reynolds-number effects on centrifugal compressor performance. ASME J. Eng. Power 101, 384–396 (1979) Wiesner, F.J.: A new appraisal of Reynolds-number effects on centrifugal compressor performance. ASME J. Eng. Power
101, 384–396 (1979)
44.
Zurück zum Zitat Wiesner, F.J.: A review of slip factors in centrifugal impellers. ASME J. Eng. Power 89, 558–566 (1967) Wiesner, F.J.: A review of slip factors in centrifugal impellers. ASME J. Eng. Power
89, 558–566 (1967)
45.
Zurück zum Zitat Zierep, J.: Ähnlichkeitsgesetze u. Modellregeln der Strömungslehre. Braun, Karlsruhe (1971) Zierep, J.: Ähnlichkeitsgesetze u. Modellregeln der Strömungslehre. Braun, Karlsruhe (1971)
46.
Zurück zum Zitat Liebner, T., Cowan, D., Bradshaw, S.: Influence of wear ring geometry on suction performance. 32nd Pump User’s Symp, 2016 Liebner, T., Cowan, D., Bradshaw, S.: Influence of wear ring geometry on suction performance. 32nd Pump User’s Symp, 2016
47.
Zurück zum Zitat Yamada, Y.: On the pressure loss of flow between rotating co-axial cylinders with rectangular grooves. Bulletin JSME 5, 642–651 (1962) Yamada, Y.: On the pressure loss of flow between rotating co-axial cylinders with rectangular grooves. Bulletin JSME
5, 642–651 (1962)
- Titel
- Grundlagen der hydraulischen Berechnung
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-662-59785-9_3
- Autor:
-
Johann Friedrich Gülich
- Verlag
- Springer Berlin Heidelberg
- Sequenznummer
- 3
- Kapitelnummer
- Kapitel 3