Různé ztráty v účinnosti čerpadla a účinnosti
V procesu přeměny mechanické energie na kapalnou energii je čerpadlo doprovázeno různými ztrátami a tyto ztráty jsou reprezentovány odpovídající účinností.
Následující text popisuje vstup a výstup energie v čerpadle podle procesu přenosu energie v čerpadle.
1. Mechanická ztráta a mechanická účinnost
Účinnost (síla hřídele) přenášená z hlavního pohonu na hřídel čerpadla musí být nejprve vynaložena k překonání třecích ztrát ložisek a těsnění. Zbývající síla hřídele se používá k pohánění oběžného kola k otáčení. Avšak ne všechna mechanická energie oběžného kola se přenáší na kapalinu procházející oběžným kolem. Jeho část je spotřebována k překonání tření mezi povrchem předního a zadního krycího povrchu oběžného kola a pouzdra (dutina čerpadla).
Součet výše uvedeného ztrátového výkonu ložiska (Pm1), ztrátového těsnění (Pm2) a ztrátového ztrátového tření disku (Pm3) se nazývá mechanická ztráta pm a jeho velikost je vyjádřena mechanickou účinností ηm. Zbývající síla výkonu hřídele minus mechanická ztráta energie se používá k provádění prací na kapalině procházející oběžné kolo. Mechanická účinnost je poměr výkonu hřídele vstupní hydraulické síly, tj.
ηm = P '/ P
2. Ztráta objemu a efektivita objemu
Vstupní hydraulická síla se používá k provádění prací na kapalině procházející oběžným kolem, takže tlak kapaliny na výstupu vody oběžného kola je vyšší než vstupní tlak. Tlakový rozdíl mezi výstupem a vstupem tvoří část kapaliny procházející proudem oběžného kola z dutiny čerpadla skrz mezeru těsnicího kroužku oběžného kola (otvorový kroužek) k vstupu oběžného kola. Tímto způsobem není průtok Qt (také známý jako teoretický průtok čerpadla) přes oběžné kolo zcela dopraven do výstupu čerpadla. Únik q části kapaliny spotřebovává energii získanou z oběžného kola v procesu unikajícího proudu, to znamená, že z vysokotlaké (výstupní tlak) kapaliny se stává nízkotlaká (vstupní tlak) kapalina. Proto je podstatou ztráty objemu také ztráta energie a velikost ztráty objemu se vypočítá pomocí efektivity objemu ηv. Objemová účinnost je poměr výkonu kapaliny (skutečný průtok Q) po odstranění úniku přes oběžné kolo k výkonu (vstupní hydraulický výkon) kapaliny (teoretický průtok Q) přes oběžné kolo.
K úniku jednostupňových čerpadel dochází hlavně na těsnicím kroužku. Kromě vícestupňových čerpadel dochází také k mezistupňovým únikům. Kromě toho by do ztráty objemu čerpadla mělo být zahrnuto také prosakování zařízení pro vyvážení axiální síly čerpadla, těsnicího zařízení atd..
3. Hydraulické ztráty a hydraulická účinnost
Energie (Ht) přijatá z oběžného kola účinnou kapalinou (odstranění netěsností) přes oběžné kolo není rovněž zcela transportována, protože kapalina je doprovázena hydraulickými ztrátami tření v proudu části přetečeného čerpadla (kanál z vstup čerpadla do výstupu) (podélný odpor) a hydraulické ztráty (místní odpor) způsobené nárazem, odtokem, změnou směru rychlosti a změnou velikosti atd., čímž se spotřebuje část energie. Energie ztracená na jednotku hmotnosti kapaliny v proudu čerpadla se nazývá hydraulická ztráta čerpadla, která je vyjádřena v h. V důsledku hydraulické ztráty je energie (H) přidaná jednotkovou hmotností kapaliny přes čerpadlo menší než energie (Ht) přenášená oběžným kolem na jednotkovou hmotnost kapaliny, tj. H = Ht-h. Velikost hydraulické ztráty čerpadla se měří pomocí hydraulické účinnosti ηh čerpadla. Hydraulická účinnost je poměr výkonu hydraulicky ztracené kapaliny k výkonu nehydraulické kapaliny.
Součet různých ztrát v čerpadle je vyjádřen celkovou účinností (označovanou jako účinnost čerpadla). Celková účinnost je poměr efektivního výstupního výkonu PUt ke vstupnímu výkonu (síla hřídele) Pa.
Celková účinnost čerpadla se rovná součinu mechanické účinnosti, objemové účinnosti a hydraulické účinnosti.