Handhabung der Viskosität, Druckverhalten und Anwendungen
Vergleich zwischen Zentrifugal- und Verdrängerpumpen im Detail
| Eigenschaften | Zentrifugalpumpen | Verdrängerpumpe |
|---|---|---|
| Wirkungsgrad | Spitzenwirkungsgrad bei BEP, beeinflusst durch Viskosität | Hält die Effizienz konstant, bewältigt hohe Viskosität |
| Handhabung der Viskosität | Hervorragend bei niedriger Viskosität, schwierig bei hoher Viskosität | Schwierig bei niedriger Viskosität, hervorragend bei hoher Viskosität |
| Druckreaktion | Reagiert empfindlich auf Druckänderungen, hat Probleme mit der Stabilität | Bewältigt Druckänderungen effektiv, bietet Stabilität |
| Anwendungen | Wasserversorgung, HLK, Bewässerung | Dosierung, hydraulische Systeme, Übertragung von Dickstoffen |
Pumpen werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, unter anderem in der verarbeitenden Industrie und in der Pharmazie. Es gibt zwei Haupttypen von Pumpen: Zentrifugal- und Verdrängerpumpen. Bei der Unterscheidung zwischen den beiden ist es wichtig zu wissen, dass eine Kreiselpumpe ein Laufrad verwendet, das sich dreht, um kinetische Energie zu erzeugen, die die Geschwindigkeit der Flüssigkeit erhöht. Im Gegensatz dazu saugt eine Verdrängerpumpe Flüssigkeit in einen Hohlraum und drückt sie dann durch Ansaugen heraus. Der weltweite Markt für Industriepumpen wurde im Jahr 2020 auf rund 70 Mrd. USD geschätzt und wird bis 2025 voraussichtlich 85-90 Mrd. USD erreichen. In diesem Blogbeitrag finden Sie einen detaillierten Vergleich dieser beiden Pumpentypen mit ihren Anwendungen und einzigartigen Merkmalen.
Referenz-Video
Definitionen und Arbeitsprinzipien
Zentrifugalpumpen
Definition: Eine mechanische Vorrichtung zur Bewegung von Flüssigkeiten durch Umwandlung von kinetischer Rotationsenergie in hydrodynamische Energie, wobei ein rotierendes Laufrad verwendet wird, um die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu erhöhen, die später zu Druck wird.
Arbeitsprinzip: In dieser Art von Pumpensystem, wie oben links Diagramm (1), wenn Flüssigkeit durch Auge (2) aufgrund von Elektromotor angetrieben Hochgeschwindigkeitsrotation eintritt, vermittelt Zentrifugalkraft, die Wasser nach außen durch gekrümmte Schaufeln drückt, wodurch seine Geschwindigkeit vor dem Eintritt in Spiralgehäuse oder Diffusor Abschnitt, wo hohe Geschwindigkeit Strömung wandelt sich in höhere Druckhöhe resultierenden kontinuierlichen Abfluss aus Auslassöffnung (3).
Verdrängerpumpen
Definition: Mechanische Vorrichtungen, die Flüssigkeiten bewegen, indem sie ein bestimmtes Volumen einschließen und es dann in ein Auslassrohr drücken, z. B. Rotations- oder Hubkolbentechnologie; bei der Rotation werden ineinander greifende Teile verwendet, während bei der Hubbewegung Kolben, Plunger, Membranen usw. zum Einsatz kommen.
Arbeitsprinzip: Flüssigkeit wird in einen Hohlraum gesaugt und von dort aus mechanisch durch die Druckseite verdrängt, wobei bestimmte Mittel wie Zahnräder usw. zum Einsatz kommen. Normalerweise werden diese Pumpen als Drehkolbenpumpen bezeichnet, aber wenn es sich um Kolbenpumpen handelt, arbeiten sie, indem sie eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in einer Kammer einschließen, die entweder mit einem Kolben oder einer Membran nach außen gedrückt wird, wodurch eine nahezu gleichmäßige Durchflussmenge gewährleistet wird, selbst wenn sich der Druck ändert. Verdrängerpumpen können hochviskose Flüssigkeiten problemlos fördern und eignen sich auch für den Einsatz unter variablen Druckbedingungen.
Vergleich der Effizienz
Zentrifugalpumpen
Wirkungsgrad unter verschiedenen Bedingungen: Zentrifugalpumpen haben eine Wirkungsgradkurve, die an ihrem Best Efficiency Point (BEP) ihren Höhepunkt erreicht. Dieser Punkt stellt den Punkt dar, an dem die Maschine am effektivsten arbeitet. Der Wirkungsgrad nimmt stark ab, je weiter man sich vom BEP entfernt. Flüssigkeiten mit hoher Viskosität wirken sich negativ auf diese Art von Wirkungsgrad aus, da dickere Flüssigkeiten den Widerstand erhöhen und somit die Aufrechterhaltung eines höheren Durchflusses verhindern.
Faktoren, die den Wirkungsgrad beeinflussen: Es gibt mehrere Faktoren, die sich darauf auswirken, wie gut Zentrifugalpumpen funktionieren, aber das Design des Laufrads ist ein sehr wichtiger Faktor, denn wenn es nicht richtig gemacht wird, kann es während des Betriebs zu Energieverlusten kommen, weil sich in den Passagen, die in die Hohlräume führen, in denen sich diese Vorrichtungen befinden, Wirbelströme bilden; ebenso muss eine gleichmäßige Strömung in der gesamten Peripherie des Laufrads aufrechterhalten werden, so dass die Pumpendrehzahl eine weitere Überlegung sein sollte, weil hohe Drehzahlen den Verschleiß beschleunigen, was wiederum die Gesamteffektivität auf lange Sicht verringert, je nachdem, welche Eigenschaften des Fluids man kennen möchte - auch die Dichte wirkt sich direkt auf die Leistung aus, da mehr Energie benötigt wird, um dichtere Fluide zu bewegen, während dickere Fluide einen Widerstand gegen den Fluss bieten
Verdrängerpumpen
Effizienz unter verschiedenen Bedingungen
Verdrängerpumpen haben einen nahezu konstanten Wirkungsgrad unter verschiedenen Bedingungen. Diese Pumpen können effektiv mit hochviskosen Flüssigkeiten arbeiten, was sie für den Einsatz in Anwendungen mit schweren Substanzen wie Ölen und Harzen geeignet macht. Im Gegensatz zu Kreiselpumpen liefern Verdrängerpumpen trotz Druckschwankungen immer die gleiche Menge an Flüssigkeit. Diese Eigenschaft gewährleistet eine unübertroffene Leistung, selbst bei Druckschwankungen.
Faktoren, die die Effizienz beeinflussen
Wie effizient eine Verdrängerpumpe ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Die Konstruktion der Kammer sowie die Präzision, mit der die beweglichen Teile hergestellt wurden, spielen dabei eine wichtige Rolle. Gut konstruierte Komponenten tragen dazu bei, interne Leckagen zu minimieren, so dass eine ordnungsgemäße Flüssigkeitsumwälzung in der Kammer gewährleistet ist. Die Effizienz kann auch durch die Art der gehandhabten Flüssigkeit beeinflusst werden; diese Geräte funktionieren am besten bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität, während sie bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität schlecht abschneiden. Außerdem müssen sie regelmäßig gewartet werden, damit sie optimal funktionieren, wobei eine gute Schmierung immer mit dem rechtzeitigen Austausch abgenutzter Teile einhergehen sollte.
Handhabung unterschiedlicher Flüssigkeitsviskositäten
Zentrifugalpumpen
Leistung bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität
Zentrifugalpumpen kommen bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität besonders gut zur Geltung. Dies ist auf die Konstruktion des Laufrads zurückzuführen, das eine leichte Bewegung ohne großen Widerstand ermöglicht, den solche Flüssigkeiten ihm entgegensetzen. Wenn Wasser oder dünnflüssige Öle mit dieser Maschine gepumpt werden, fließt es aufgrund der geringeren Reibung, die durch das geringe Gewicht entsteht, gleichmäßig durch das System und behält so während des gesamten Betriebs einen hohen Wirkungsgrad bei, selbst wenn es auf seinem Weg zu häufigen Geschwindigkeitsänderungen kommt, bis zum Austrittspunkt, an dem der Kopf die meiste Energie benötigt, um sich wieder in Bewegung zu setzen, bevor er das trichterförmige Einlassrohr verlässt, das vom Auslassrohr wegführt, das irgendwo zwischen den Tanks angeschlossen ist, die nach einiger Zeit seit dem Start voll sind und den leeren Raum füllen, der hinter dem zuvor besetzten Tank zurückbleibt. Der verringerte Reibungswiderstand des Laufrads stellt sicher, dass jederzeit eine optimale Durchflussrate erreicht wird.
Leistung bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität
Das Hauptproblem bei Zentrifugalpumpen entsteht, wenn sie Flüssigkeiten mit hoher Viskosität fördern müssen. In solchen Fällen nimmt die Dicke der Flüssigkeit zu, was wiederum zu einem entsprechenden Anstieg des Reibungswiderstands führt, der der Rotation der Laufräder entgegenwirkt, was zu einem erheblichen Energieverlust führt, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe erheblich sinkt, so dass die gewünschten Fördermengen und Förderhöhen nicht mehr aufrechterhalten werden können, wie es für diese Arten von Flüssigkeiten unter diesen besonderen Bedingungen erforderlich ist, bei denen eine größere Kraft erforderlich ist, um sich durch diese Maschinen gegen den Widerstand zu bewegen, der durch ihre schwere Natur geboten wird. Dies geschieht, weil sie aufgrund des erhöhten Widerstands mehr Arbeit verrichten müssen, was dem Pumpen von Sirup oder dickem Öl durch ein enges Rohr im Vergleich zu einem dünneren Rohr mit gleichem Durchmesser, aber längerer Länge, das nur mit Wasser gefüllt ist, entspricht Verdrängerpumpen
Leistung bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität
Verdrängerpumpen haben es schwer, mit Flüssigkeiten niedriger Viskosität zu arbeiten. Ihre Konstruktion sieht vor, dass sie ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen einschließen und befördern. Da Flüssigkeiten wie Wasser sehr dünnflüssig sind, können sie leicht an den beweglichen Teilen vorbeiströmen, was zu Ineffizienz führt, da die Pumpe keine konstante Fördermenge aufrechterhalten kann. Diese Geräte funktionieren besser, wenn sie für dickflüssige Substanzen verwendet werden. Bei dünneren Flüssigkeiten ist die Leckage stärker ausgeprägt, was die Gesamtleistung beeinträchtigt.
Leistung bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität
Verdrängerpumpen sind für den Einsatz mit hochviskosen Flüssigkeiten konzipiert. Sie können effizient mit dieser Art von Materialien umgehen, indem sie jederzeit während ihres Betriebs festgelegte Mengen einschließen und verdrängen, wie unten gezeigt: Hochviskose Substanzen wie Öle oder Harze fließen reibungslos durch Verdrängerpumpen, weil sie immer fast die gleiche Geschwindigkeit haben, unabhängig von Änderungen, die während der Druckschwankungsphase um sie herum gemacht werden, wo andere Typen versagen können, besonders wenn sie allein ohne Backup-System entworfen werden, das eine kontinuierliche Versorgung sicherstellt, selbst wenn eine Einheit während der Wartungsperiode ausfällt Druckschwankungen
Druckstabilität
Zentrifugalpumpen haben Probleme, den Druck stabil zu halten. Die Drehzahl, mit der sich das Laufrad dreht, bestimmt die Druckleistung. Jede Änderung der Drehzahl führt zu entsprechenden Druckänderungen. Diese mangelnde Stabilität kann in Industriezweigen, in denen der Druck bei bestimmten Vorgängen und Prozessen sorgfältig kontrolliert werden muss, zu Problemen führen. Daher suchen solche Industrien oft nach Alternativen zu Kreiselpumpen, wenn es darum geht, stabile oder konstante Drücke zu gewährleisten.
Verdrängerpumpen
Reaktion auf Druckänderungen
Verdrängerpumpen können gut auf Druckänderungen reagieren. Diese Maschinen halten eine nahezu konstante Durchflussmenge aufrecht, unabhängig davon, wie stark sich der Druck ändert. Sie sorgen dafür, dass das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen immer gleichmäßig verdrängt wird. Aus diesem Grund arbeiten Verdrängerpumpen am besten dort, wo es häufige Druckschwankungen gibt.
Druckstabilität
Verdrängerpumpen garantieren eine bessere oder höhere Druckstabilität. Aus diesem Grund werden Verdrängerpumpen von vielen Industriezweigen bevorzugt, die eine präzise Kontrolle über verschiedene Arten von Flüssigkeiten unter unterschiedlichen Bedingungen benötigen.
Typische Anwendungen
Zentrifugalpumpen
Häufige Verwendungszwecke
Das breite Anwendungsspektrum von Kreiselpumpen ist auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, Flüssigkeiten mit geringer Viskosität effizient zu fördern. Sie eignen sich für den Einsatz in Wasserversorgungssystemen, da sie große Wassermengen bewegen können, ohne Energie zu verschwenden. Auch in HLK-Systemen werden sie für die Wasserzirkulation und die Aufrechterhaltung der Gebäudetemperatur eingesetzt, und in Bewässerungssystemen sind sie nützlich, da sie die für eine gleichmäßige Verteilung auf großen landwirtschaftlichen Flächen erforderlichen hohen Fördermengen liefern.
Beispiele aus der Industrie
Verschiedene Sektoren hängen stark von Zentrifugalpumpen für den täglichen Betrieb ab.Chemische Fabriken verwenden diese Maschinen ausgiebig, wenn sie Chemikalien von einem Ort zum anderen transportieren.In der Lebensmittelindustrie, wo dünne Flüssigkeiten wie Säfte, Milch usw. transportiert werden müssen, kommt die Zentrifugalkraft am häufigsten ins Spiel.Die Öl- und Gasindustrie verlässt sich ebenfalls auf diese Ausrüstung, um Erdölprodukte zu bewegen und Raffinerien zu betreiben.Gemeinden haben sie in Kläranlagen installiert, um Abwasser zu verwalten.
Verdrängerpumpen
Häufige Verwendungszwecke
Verdrängerpumpen werden in Situationen eingesetzt, in denen eine genaue Durchflusskontrolle erforderlich ist, vor allem bei hochviskosen Flüssigkeiten. diese Art von Maschinen funktionieren hervorragend bei Mess-/Dosieranwendungen, da sie präzise Flüssigkeitsmengen konsistent bereitstellen können. hydraulische Systeme verwenden diese Art von Pumpen, um hohe Drücke zu erzeugen, die für verschiedene Arten von Maschinen benötigt werden. Industrien, die sich mit der Übertragung von dicken Substanzen wie Harzen, Ölen, Sirupen usw. befassen, bevorzugen Verdrängerpumpen aufgrund ihrer Effizienz und Zuverlässigkeit, die diese Geräte bei der Handhabung solcher Materialien aufweisen.
Beispiele aus der Industrie
In der pharmazeutischen Industrie spielen Pumpen eine wichtige Rolle, da sie sicherstellen, dass die Wirkstoffe von Medikamenten korrekt verabreicht werden, in der Farben- und Lackindustrie wären sie für einen reibungslosen Betrieb unentbehrlich, da sie helfen, schwere Flüssigkeiten wie Farben, Lacke usw. zu transportieren, in der Lebensmittelindustrie werden sie vor allem für die Herstellung von Schokoladenhonig benötigt, und in der Kosmetikindustrie ist es notwendig, Cremes, Lotionen und Gele mit Hilfe von Verdrängerpumpen herzustellen, um eine gleichmäßige Durchflussmenge zu gewährleisten.
Denken Sie bei der Auswahl einer Pumpe an die spezifischen Anforderungen und Merkmale der Anwendung. Für Anwendungen mit hohem Durchfluss und niedriger Viskosität können Kreiselpumpen von Vorteil sein. Verdrängerpumpen eignen sich am besten für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität und für Anwendungen, die konstante Durchflussraten erfordern. Die Kenntnis dieser Unterschiede hilft bei der Auswahl geeigneter Pumpen, was wiederum die Effizienz und Zuverlässigkeit im industriellen Betrieb erhöht.
