Olika förluster i pumpen och pumpens effektivitet
Vid processen att omvandla mekanisk energi till flytande energi åtföljs pumpen av olika förluster, och dessa förluster representeras av motsvarande effektivitet.
Följande beskriver energiinmatningen och -utgången i pumpen i enlighet med energiöverföringsprocessen i pumpen.
1. Mekanisk förlust och mekanisk effektivitet
Effektiviteten (axelkraften) som överförs från drivmotorn till pumpaxeln måste först användas för att övervinna friktionsförlusterna hos lager och tätningar. Den återstående axelkraften används för att driva pumphjulet att rotera. Emellertid överförs inte all den mekaniska energin hos pumphjulet till vätskan som passerar genom pumphjulet. En del av det förbrukas för att övervinna friktionen mellan ytan på de främre och bakre täckytorna på pumphjulet och höljet (pumpkaviteten).
Summan av ovannämnda bärförlustkraft (Pm1), tätningsförlustkraft (Pm2) och skivfriktionsförlustkraft (Pm3) kallas mekanisk förlust pm, och dess storlek uttrycks av mekanisk effektivitet ηm. Den återstående kraften hos axelkraften minus den mekaniska förlustkraften används för att utföra arbete på vätskan som passerar genom pumphjulet. Den mekaniska effektiviteten är förhållandet mellan axelkraften hos den ingående hydraulkraften, det vill säga
ηm = P '/ P
2. Volymförlust och volymeffektivitet
Den ingående hydraulkraften används för att utföra arbete på vätskan som passerar genom pumphjulet, så att vätskans tryck vid pumpens vattenutlopp är högre än inloppstrycket. Tryckskillnaden mellan utloppet och inloppet gör att en del av vätskan som passerar genom pumphjulet strömmar från pumpkaviteten genom springan i pumphjulens tätningsring (öppningsring) till pumphjulets inlopp. På detta sätt levereras inte flödeshastigheten Qt (även känd som pumpens teoretiska flödeshastighet) genom pumphjulet helt till pumputloppet. Läckage q-delen av vätskan förbrukar energin som erhålls från impellern i läckflödesprocessen, det vill säga från vätskan med högt tryck (utgångstryck) blir vätska till lågt tryck (inloppstryck). Därför är kärnan i volymförlust också energiförlust och storleken på volymförlusten beräknas genom volymeffektivitet ηv. Den volymetriska verkningsgraden är förhållandet mellan vätskans effekt (verklig flödeshastighet Q) efter att läckan genom pumphjulet har tagits bort till kraften (inmatad hydraulisk effekt) hos vätskan (teoretisk flödeshastighet Q) genom pumphjulet.
Läckage av enstegspumpar sker huvudsakligen vid tätningsringen. Förutom flerstegspumpar finns det även mellanstegsläckor. Dessutom bör läckan av pumpens balansaxelkraftanordning, tätningsanordning etc. också inkluderas i pumpens volymförlust.
3. Hydraulisk förlust och hydraulisk effektivitet
Energin (Ht) som tas emot från pumphjulet av den effektiva vätskan (avlägsnar läckan) genom pumphjulet transporteras inte heller helt ut eftersom vätskan åtföljs av hydrauliska friktionsförluster i flödet av pumpens överflödesdel (kanalen från pumpinloppet till utloppet) (motstånd mot längsvägen) och hydraulisk förlust (lokalt motstånd) orsakat av stötar, nedströmning, hastighetsriktning och storleksförändring, etc., vilket förbrukar en del av energin. Den förlorade energin per vätskeenhet i pumpens flöde kallas pumpens hydrauliska förlust, vilket uttrycks av h. På grund av den hydrauliska förlusten är energin (H) som tillsätts av vätskeenhetens vikt genom pumpen mindre än energin (Ht) som överförs av pumphjulet till vätskeenhetens vikt, det vill säga H = Ht-h. Storleken på pumpens hydrauliska förlust mäts med pumpens hydrauliska verkningsgrad ηh. Hydraulisk effektivitet är förhållandet mellan kraften hos den hydrauliskt förlorade vätskan och kraften från den icke-hydrauliska vätskan.
Summan av olika förluster i pumpen uttrycks av den totala verkningsgraden (benämnd pumpeffektivitet). Den totala effektiviteten är förhållandet mellan den effektiva uteffekten PUt till ingångseffekten (axelkraft) Pa.
Pumpens totala verkningsgrad är lika med produkten av mekanisk effektivitet, volymeffektivitet och hydraulisk effektivitet.