Theorie pompen

Binnen de industrie worden diverse pompen gebruikt. De meest voorkomende pomp in de industrie is een centrifugaal pomp. Hieronder zijn de verschillende eigenschappen weergegeven voor een centrifugaal pomp.

Pompvermogen

Het theoretisch vermogen van een pomp wordt bepaald door de drukval te vermenigvuldigen met de flow:
Ptheorie = Q (m3/s) x Δp (kPa)
Het werkelijk opgenomen elektrisch vermogen is afhankelijk van het pomprendement en het motorrendement. Het pomprendement varieert ca. tussen 45 en 70%. Hierdoor is het asvermogen van de pomp aanzienlijk hoger dan het theoretische (nuttige) vermogen. Het motorrendement varieert tussen 80 en 95%, hierdoor is het elektrisch opgenomen motorvermogen hoger dan het benodigde asvermogen om de pomp aan te drijven.

Drukval

De drukval is afhankelijk van het systeem en wordt uitgerekend met een bepaalde weerstandscoëfficiënt (kw), snelheid (v) en dichtheid (ρ):

Δp = kw x 1/2 x ρ x v2

Toerental

Het verlagen van het toerental van een pomp heeft invloed op het debiet, de drukopbrengst en het opgenomen vermogen. De volgende regels gelden waarbij n voor toerental staat:

Het debiet : Q2 = Q1 x (n2 / n1)
De drukopbrengst : Δp2 = Δp1 x (n2 / n1)2
Het opgenomen vermogen : P2 = P1 x (n2 / n1)3

Pomp karakteristiek

De pompkarakteristiek is een curve met combinaties van debiet en druk waarop een pomp kan functioneren. Een voorbeeld is weergegeven in onderstaande figuur:
Pompkarakteristiek

Systeem karakteristiek en werkpunt

Het werkpunt van de pomp is afhankelijk van het systeem en kan worden bepaald door een systeemcurve in de grafiek te tekenen. Het snijpunt van deze twee curves wordt het werkpunt genoemd. In onderstaande grafiek is een systeemcurve en pompcurve weergegeven:

Pompcurve en systeemcurve

De systeemcurve verloopt kwadratisch, dit komt omdat de drukval kwadratisch stijgt bij een toenemend debiet:

Δp2 = Δp1 x (n2 / n1)2

Pomprendement

Een pomp heeft een rendement. Dit is geen vaste waarde, maar deze varieert over de pompcurve. De rendementscurve heeft een bepaald optimum, daar waar het rendement het hoogst is. Onderstaande figuur geeft een willekeurige rendementscurve weer:

Pomprendement

Opgenomen vermogen

Het opgenomen elektrisch vermogen hangt af van de flow, drukopbrengst, pomprendement en motorrendement volgens:

P = (Q x Δp) / (ηpomp x ηmotor)

Onderstaande figuur geeft een curve voor het opgenomen elektrisch vermogen weer.

Curve pompvermogen

Toerenregeling

Indien een pomp toerengeregeld wordt, verandert de pompcurve over de systeemcurve. In onderstaande figuur zijn pompcurves bij verschillende toerentallen weergegeven. De percentages staan voor het toerental:

Pomp met toerenregeling

Bij 10% lager toerental neemt het opgenomen vermogen met 27% af, volgens de volgende vergelijking:
P2 = P1 x (n2 / n1)3.