Effektiviteten hos en maskin

Verkningsgraden för en maskin kan enkelt definieras: verkningsgraden, inklusive pumpverkningsgraden, är förhållandet mellan den energi som absorberas av maskinen och den energi som frigörs igen. Det bör vara välkänt att den energi som avges alltid måste vara mindre än den absorberade energin. Den viktigaste faktorn här är friktion.

Denna energiförlust sker i en pump

Av detta följer att pumpens verkningsgrad alltid måste vara mindre än 1 (1 motsvarar 100 procent). Verkningsgraden indikeras med «?» (Eta). Men en pump lider av olika energiförluster:

• Energiförlust under körning (mekanisk eller manuell eller elektrisk): driv- eller motoreffektivitet? M
• Energiförlust genom vätskan: hydraulisk effektivitet ? P

Hydraulisk och motoreffektivitet

Pumpeffektiviteten består av båda faktorerna, dvs den beräknas som ? totalt (Eta totalt). Detta resulterar i sin tur i följande formel för att beräkna en pumpeffektivitet: ? tot = ? M*? P (pumpeffektivitet är lika med drivverkningsgrad gånger hydraulisk verkningsgrad).

Området inom vilket pumpens effektivitet rör sig

Men det finns fortfarande något som måste förstås, vilket inte är lätt. Detta kan bäst förklaras med följande exempel. En pump arbetar på ett öppet rör i ett öppet system försett med en backventil. Om backventilen är stängd genererar pumpen ett högt tryck (meter vattenpelare eller bar), men pumpen uppnår ingen effekt.

Men detsamma gäller även om avstängningsventilen på detta rör är öppen. Det är sant att en stor mängd vatten pumpas genom röret. Men inget tryck kan byggas upp eftersom systemet är öppet. Som ett resultat krävs tryck för att uppnå och kunna nämna en effektivitet. Pumpkapaciteten (leveranskapacitet eller leveransflöde) får inte likställas med pumpens effektivitet.

Flödeshastighet och pumpeffektivitet

Pumpverkningsgraden kan nu beskrivas med en karakteristisk kurva som ligger mellan inget tryck 0 (öppet rör i det öppna systemet i vårt exempel) och det maximala trycket med det stängda röret. Nu ställs i sin tur flödeshastighet och pumpeffektivitet i relation till varandra.

Effektiviteten (graden av effektivitet) beror dock också på pumpens konstruktion

Pumpens effektivitet beror dock också på pumpens design och dimensionering. Designmässigt skiljer man på följande pumpar:

• Våt rotor (t.ex. centrifugalpump)
• torr löpare

Den körtellösa pumpen

Med körtellösa pumpar är motorns rotor i vätskan, och motorn kyls också av mediet som strömmar runt den. Detta innebär att mediet eller vätskan strömmar runt motorn, vilket påverkar verkningsgraden. Pumpen är alltså mer hållbar (effektiv kylning), men det uppstår ytterligare friktion när motorn flyter runt.

Körtelpumpen

Med glandpumpen däremot är motorn skärmad från vätskan med hjälp av en motsvarande tätning på drivaxeln (packningslina, radiell axeltätningsring). Det gör att motorn inte kan kylas direkt, men den behöver inte heller strömmas runt, vilket i sin tur innebär mindre friktionsförlust i den våtgående pumpen och bättre flöde. Som ett resultat uppnår pumpar redan olika grader av effektivitet beroende på deras design:

• Våta rotorpumpar: 5 till 55 procent
• Glandade pumpar: 30 till 80 procent

Designa en pump optimalt efter pumpens effektivitet

En pump belastas dock aldrig jämnt. Här är ett exempel på en cirkulationspump i ett centralvärmesystem. Den genomsnittliga högsta (inte den maximala!) Verkningsgraden behövs vid uppvärmning. Utifrån denna bakgrund bör därför en pump alltid arbeta i mitten tredjedel av pumpens verkningsgrad vid uppvärmning. Då är pumpen optimalt utformad för systemet. Motsvarande beräkningar och formler för hur man designar en pump hittar du genom att följa länken.