ÜBER DEN EINFLUSS DER LUFTZUFÜHRlJNG AUF DIE KENNZAHLEN VON KREISELPUMPEN

ÜBER DEN EINFLUSS DER LUFTZUFÜHRlJNG AUF DIE KENNZAHLEN VON KREISELPUMPEN

'{on

M. MARIK, M. SOMOGYI nnd

A.

^SZABO

Lehrstuhl für SI römungsmaschincn, Technische

r

niversität, Budapest*

(Eingegangen am 1. .Juni 1960) Yorgelegt ^VOll Prof. Dr. J. YARGA

Der am undichten Pumpen:::augrohr auftretenden An:::augung von Luft hat bi:::her weder die technische Öffentlichkeit, noch die Fachliteratur die verdiente Beachtung gewidmet. Diese Fest:::tellung findet ihren Be,,-eis darin, daß die Frage, obzwar sich die For:::cher mit dem Problem befaßt haben, nur vom Ge:::ieht:::punkt der Regelung \'on Kreiselpumpen durch Zuführung ge- ringer Luftmengen in die Saugleitung au::: untersucht wurde [1, 2]. Selb:::t SIEBRECHT, auf dessen grund:::ätzliche Tätigkeit auch heute noch immer wieder hingewiesen wird, hat :::eine YIessungen im Laboratorium nur im Rah- men seiner l! ntersuchungen über die Kreiselpumpenregelung durchgeführt

[3, 4].

Dies berücksichtigt, setzte ",ich un:::ere Versuch:::arbeit zum Ziel, die Wirkung der Luftein:::augung als einen infolge der Undichtigkeiten des Saug- rohres auftretenden Störfaktor zu untersuchen.

Bei den Messungen wurde eine einstufige Pumpe TLM mit SpiralgehiillsfO benutzt. Die Meßeinrichtung ist in Abb. 1 dargestellt. Die Pumpe saugte das Wasser durch die Saugleitung S an und förderte es durch die Druckleitung D und den Schieber Sch in den Meßbehälter l\!Ib, wo die "\\1 as:::ermenge Q in üblicher Weise gemessen wurde. Zur Bestimmung der Förderhöhe diente der saugseitige Quecksilberdruckmesser J:J_s und das Metallmanometer J.vlp, das mit einem drnckseitigen Quecksilberdruckmesser J.1JD kontrolliert ·wurde.

Die Pumpe wurde von einem Gleichstrom-Pendelmotor jHo angetrieben.

Auf diese Weise bestand die Möglichkeit zur leichten Einstellung und Kon- stanthaltung der gewünschten Drehzahl sowie zur genauesten und unmittel- baren Ermittlung der zugeführten Leistung anhand der bekannten Konstanten und de::: auf dem Waagenarm gemessenen Gewichtes G [5].

In da::: Saugrohr war das mit einem Hahn absperrbare und mit einer lVIeßdü:::e ,-on :2i 4/10 versehene Luftzuführullgsrohr Leingefügt [Abb. 2].

" Die Arbeit wurde am obcngenannten Lehrstuhl (Leiter Prof. Dr. J. Varga) im Ralnuen einer wissenschaftlichen Aufgabe für den Studentenkreis von ~1. ~Iarik und :'11. Somogyi, Hörern im 10. Semester unter der Führung des wissenschaftlichen :'IIitarbeiters A. Sz'Ubü

verfaßt. ~

26 JE. .\fARn: . . H. SOJIOGYJ und .-f. SZABG

Wegen ihrer von der Norm abweichenden AbmeESllllgen wurde die Meßdüse geeicht, 'wozu ein kleiner Meßbehälter ver",endet wurde. Die Echematische Darstellung des Eichvorganges findet sich in Abb. 3. Der Meßbehälter kIb

_._. __ ^._.-.~

Seil

I

Abb. 1. }Ießanordnung

wurde bei geschlossenem Hahn »A« und offenem Hahn »B« gefüllt. Nach erfolgter Füllung wurde der Hahn »B« abgesperrt und der Hahn »A« geöffnet.

T/X = aLlm

Die Fördermenge , ergibt natürlich das Volumen der bei einer t

Abb. 2. Luftzuführungsrohr mit }Ießdüse

Depression von LI p durchströmenden Luft. Das Volumen der ihrer umgebung entsprechenden Luft läßt sich aUE dem Zusammenhang V =

vx

PL-mgebung

ÜBER DES EISFU.'SS DER LLTT ACF DIE KESSZAHLES FOS KREISELPUJIPES 27

berechnen. (Da sich der Druck PBeh:lter während einer Messung ände;te, wurde der mittlere Druckwert in Betracht gezogen.) Die Gleichung der Eichungspa- rabel ist damit Ll h = a . Ta, aus ihr läßt sich der Koeffizient »a« bestimmen.

~ I~p

T

L

Abb. 3. Eichung der l\Ießdüsc

Abb. 4 zeigt die Kennlinien der Pumpe bei Messungen mit luftfreiem Wasser und bei einer Drehzahln

=

2000 Ujmin. Der maximale Wirkungsgrad ergab sich bei Q

=

29,1 I/sec, H

=

24,3 m zu i)

=

72

oS,

was im Vergleich mit dem diesen Kenngrößen zuge hörigen internationalen Normwert (l)St

=

76,5 %) auf eine schwach-mittelmäßige Güte unserer Pumpe hinweist [6J.

100 20tlO---~---7"'~---'-'--~-~

80 60 40 20

fO 5

~HIQJ

r;fQJ

/. '~

^-

n=2000/Nin

10 20 30 lfO QLit/sek

Abb. 4. Kennlinien der Pumpe ohne Luftzuführung

Die :l\Iessungen mit Luftzufuhr wurden in folgender Weise durchgeführt:

Durch Verstellung des Schiebers auf der Druckseite stellten wir uns auf je einen Punkt der Pumpen Kennlinien ein und führten sodann dem Saugrohr durch Regelung des Ventils am Luftzufiihrungsrohr eine bestimmte Luft- menge zu. Den Vorlauf der H(Q)-bzw. der Nz(Q)-Kennlinien zeigen die Abb.

5 bZ'L 6. Es fällt auf, daß die Punkte d('r Kennlinien sowohl für die Förder-

28 JI. JIARIK . . H. SOJfOGYI und .-i. SZABÖ

höhe als auch für die zugeführte Leistung entlang nahezu gerader Linien liegen und »zluückgleiten«. Bei geringen Fördermengen ist dieses Zurück- gleiten der zugeführten Leistung belanglos, da die gemessenen Werte in der nächsten Umgebung der Kennlinie für die zur luftfreien Wasserförderung benötigte Leistung bleiben.

JOr---~~"~~---·----~

n=2000/Hin '

20

jO 1---.

W Cl LEt/sec Abb. 5. Yerlauf der Förderhöhe in Abhängigkeit \'on der 'Wassermenge

und der zugeführten Luftmenge

fi~---'---~---~---'

5~---~---

n=2000/Hin. !

10 20 30 40 Q LII/sec.

Abb. 6. Y crlauf der zugeführten Leistung in Abhängigkeit

\'on der Wassermenge und der zugeführten Luftmenge

Durch Interpolation gemäß Abb. 5 wurden ferner die ganzzahligen lOOV .

Werte der Verhältniszahl ^{LlIlt f} 1, 2, 3, 4, 5

%

bestimmt.

QWasser ljsec

Die Wirkungsgrad-Kennlinie ergab sich aus den Abb. 5 und 6 durch Berechnung (Abb. 7).

GBER DE.V EINFLUSS DER LUFT AUF DIE KESi\ZAHLE.V VO_V E:REISELPUJfPEN 29

Für Vergleichszwecke sind in Abb. 8 die Meßergebnisse von SIEBRECHT

aufgetragen. In Abb. 9 finden sich die Meßergebnisse von SIEBRECHT,

in Abb. 10 unsere eigenen, u. zw. mit ihren dem optimalen Wirkungsgradpunkt

8o,r--,--~---~----~---~

17%

60,

20 If"'!

15

10

5 0

20, t--~T---'

8 12 16 20, 2't 28 32 36 'to, Q LiI/sec Abb. 7. Verlauf des Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der Wassermenge und der zugeführten Luftmenge

I

J

_!

0%.1

^TZ

~----r----+---+---+---r---r~~~----t: I iO

I --t~~~q::::~~o ^I

I--

^;0,5

I

10 20 30 't0 50 60 70, 80 .90 Lit/sec.

Abb. 8. ::\!eßergebnisse von SIEBRECHT

0,8 ~---~~--~--

o,2~---~--~---~-- f,O f, 4 Q/Qopl 0,2 0,4 0,6 0,8

Abb. 9. Yerlauf von H/Hopt in Abhängigkeit von Q;Qopt (.'\Iessungen von S!EBRECHT)

der betreffenden Kurven zugeordneten Werten für die Fördermenge und För- derhöhe. Auffallend ist die Tatsache, daß die Kennlinien, die wir mit unserer mit höherer spezifischer Drehzahl (nq = 32) arbeitenden Pumpe ermittelten,

30 .1I. JJARIK, .1[. SO.UOGYI IlIhl .4. SZABO

bei den gleichen Luftmengenprozentsätzen einen stärkeren Abbruch aufzeigen, als die von SIEB RECHT mit seiner Pumpe bei einer niedrigeren spezifischen Drehzahl [nq = 14] aufgetragenen Kurven.

Abb. 10. Verlauf von H/Hopt in Abhängigkeit von Q/Qopt (eigene :}fessung)

Zusammenfassung

Die Antoren führten 1Iessungen zur Untersuchung des Einflusses durch, den die (über eine 1Ießdüse zugeführte) Luft im Wasser auf die Kennzahlen von Kreiselpumpen ausübt.

Der Vergleich ihrer Ergebnisse mit denen yon SIEBRECHT führt zu der Bemerkung, daß die Kennlinien yon Pumpenlaufrädern mit höherer spezifischer Drehzahl bei prozentuell gleichen eingesaugten Luftmengen einen stärkeren Abbruch zeigen als die Kennlinien des yon SIEBRECHT benutzten Laufrades mit einer niedrigeren spezifischen Drehzahl.

Literatur

1. STEPAKOFF, A. J.: Centrifugal and axial flow pumps. ?\. Y., 1957. Chapter 12.

2. LAZARKIEWICZ, SZ.-TROSKOLAXSKI, A. T.: Pompy wirowe. Warszawa, 1959. Roz. 16.

3. SIEBRECHT, W.: Z. VDI, 74, 87 (1930).

4. SIEBRECHT, W.: Forsehungshefte VDI, 321 (1929).

5. F.'\'Y, CS.-KISBOCSKOI, L.-B:EliCZI, S.: 11TA VI. Oszt. Közl. 25 (1960).

6. F.'\'Y, CS.-SZABO, A.: Gep, 7 (1959).

IVI. MARIK

M. SOlYIOGYI

A.

^SZABO

1

: Budapest, XI., Stoczek utca 2. Ungarn.

J