Lokale Verluste

Lokale Verluste im Pumpensystem verstehen 

In der Strömungsmechanik beschreibt der Begriff 'lokale Verluste' den Druck- oder Höhenverlust, der durch Bauteile im Rohrleitungssystem verursacht wird – ausgenommen sind dabei die geraden Rohrabschnitte. Diese Verluste treten an Armaturen, Rohrbögen, Ventilen, T-Stücken und anderen Elementen auf, die den Durchfluss behindern. Obwohl diese Verluste als lokal bezeichnet werden, können sie die Effizienz und Leistung des gesamten Systems erheblich beeinträchtigen, insbesondere in komplexen Rohrleitungsnetzen. 

Was sind lokale Verluste? 

Lokale Verluste treten auf, wenn sich Richtung und Geschwindigkeit der Strömung ändern. Wenn eine Flüssigkeit auf Hindernisse wie Bögen oder Ventile trifft, ändert sich ihr Impuls, was zu Turbulenzen und Energieverlust führt. Dieser Verlust wird als Höhenverlust bezeichnet, der in Metern oder Fuß gemessen wird und mit der folgenden Formel berechnet werden kann:

hL = K x v^2 / 2g​​

Dabei gilt:

• hL​ ist der Druckverlust durch das jeweilige Bauteil
• $K$ ist der Verlustkoeffizient, der je nach Art und Geometrie des Bauteils variiert
• $v$ ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
• $g$ ist die Erdbeschleunigung

Der Verlustkoeffizient K wird experimentell bestimmt. Er kann für verschiedene Armaturen und Ventile in Referenztabellen der Strömungsmechanik nachgeschlagen werden.

Auswirkungen lokaler Verluste auf die Leistung eines Pumpensystems 

Lokale Verluste können verschiedene Auswirkungen auf die Leistung eines Pumpensystems haben: 

• Reduzierte Effizienz: Zusätzliche Druckverluste bedeuten, dass die Pumpe mehr arbeiten muss, um die gewünschte Durchflussrate zu erreichen, was die Effizienz des Systems verringert.
• Höherer Energieverbrauch: Um diese Verluste zu kompensieren, verbraucht der Pumpenmotor mehr Strom, was zu höheren Betriebskosten führt.
• Druckabfall: Erhebliche lokale Verluste können zu einem erheblichen Druckabfall im gesamten System führen, was sich auf den Druck an den Endpunkten auswirkt.
• Reduzierter Durchfluss: Übermäßige lokale Verluste können den Durchfluss verringern, insbesondere in Systemen, in denen die Pumpe mit maximaler Leistung arbeitet.

Das Erkennen und Minimieren lokaler Verluste ist entscheidend für die optimale Auslegung und den effizienten Betrieb von Pumpensystemen. Dies spart Energie, senkt die Kosten und gewährleistet eine zuverlässige Leistung.

Konstruktionsüberlegungen, um lokale Verluste zu minimieren

Um lokale Druckverluste im Pumpensystem zu minimieren, können verschiedene konstruktive Änderungen vorgenommen werden:

• Optimierung der Rohrleitungsführung: Das Rohrleitungssystem sollte so ausgelegt werden, dass die Anzahl der Bögen, Winkel und Verbindungen möglichst gering ist. Ein geradliniger Verlauf der Rohrleitungen minimiert Strömungsstörungen und die damit verbundenen Verluste.
• Verwenden Sie Bögen mit großem Radius: Wenn Bögen unvermeidlich sind, sollten Bögen mit großem Radius anstelle von Bögen mit kleinem Radius verwendet werden. Bögen mit großem Radius erzeugen weniger Turbulenzen und verringern den Druckverlust. 
• Wählen Sie effiziente Verbindungsstücke: Entscheiden Sie sich für Verbindungsstücke mit geringeren Verlustkoeffizienten. Moderne Armaturen sind oft stromlinienförmig ausgelegt, um Turbulenzen und Energieverluste zu reduzieren.
• Achten Sie auf eine angemessene Rohrgröße: Stellen Sie sicher, dass der Rohrdurchmesser für die Durchflussmenge geeignet ist. Zu kleine Rohre erhöhen die Fließgeschwindigkeit, was zu höheren lokalen Verlusten führt. 
• Vermeiden Sie plötzliche Durchmesseränderungen: Fließende Übergänge zwischen unterschiedlichen Rohrdurchmessern sind besser als abrupte Wechsel. Plötzliche Vergrößerungen oder Verengungen können zu erheblichen Turbulenzen und Energieverlusten führen.
• Verwenden Sie hocheffiziente Ventile: Wählen Sie Ventile, die für einen minimalen Strömungswiderstand ausgelegt sind. Beispielsweise haben Kugelhähne im Vergleich zu Absperrventilen in der Regel geringere Verlustkoeffizienten.
• Richtige Installation: Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten richtig installiert und ausgerichtet sind, um unnötige Strömungsunterbrechungen zu vermeiden.

Durch die sorgfältige Berücksichtigung dieser Faktoren in der Planungs- und Installationsphase können kleine Verluste wirksam reduziert werden, was die Effizienz und Leistung des Pumpensystems erheblich steigert.