Die Kreiselpumpen für Flüssigkeiten und Gase: Wasserpumpen, Ventilatoren, Turbogebläse Turbokompressoren

A. Allgemeines Verhalten des Fördermittels in der Pumpe.- 1. Die Förderhöhe H.- 2. Die spezifische Arbeit hp zur Drucksteigerung (Druckhöhe) bei Flüssigkeiten.- 3. Die spezifische Arbeit hp zur Drucksteigerung (Druckhöhe) bei Gasen.- a) Wärmetheoretische Grundlagen S. 12. — b) Die wichtigsten Kreisprozesse im Verdichter ohne innere Verluste S. 14.- 4. Verluste und Wirkungsgrade.- a) der Schaufelwirkungsgrad (oder hydraulischer Wirkungsgrad) S. 20. — b) der volumetrische Wirkungsgrad S. 20. — c) der innere Wirkungsgrad S. 20. — d) der mechanische Wirkungsgrad S. 21. — e) der Gesamtwirkungsgrad oder Kupplungswirkungsgrad S. 21.- 5. Adiabatischer und isothermischer Wirkungsgrad des Verdichters.- 6. Der wirkliche Verdichtungsvorgang bei fehlender Kühlung. Der polytropische Wirkungsgrad.- B. Strömungstechnische Grundlagen.- 7. Bernoulli-Satz für Flüssigkeiten und Gase.- a) Energie der Lage S. 26. — b) Energie des Druckes S. 26. — c) Energie der Bewegung S. 26.- 8. Der Impulssatz.- 8a. Anwendung des Impulssatzes.- a) Rakete S. 30. — b) Plötzliche Querschnittserweiterung S. 30. — c) Plötzliche Querschnittserweiterung und Richtungsänderung S. 32.— d) Angeschnittener ebener Strahl S. 33. — e) Strömung hinter einem Schaufelgitter S. 34. — f) Mischungsstrom S. 36.- 9. Die Zirkulation.- a) Wirbel S. 37. — b) Potentialwirbel, Flächensatz S. 38. — c) Beispiel eines reinen Wirbels S. 41. — d) Potential und Zirkulation S. 42. — e) Entstehung des Schaufeldruckes S. 44.- 10. Der Satz von Kutta-Joukowsky.- 11. Das Strombild der reibungsfreien (idealen) Flüssigkeit.- a) Ebene Strömung S. 50. — b) Einige bemerkenswerte Strombilder ebener Strömung S. 54. — c) Doppelt gekrümmte achsensymmetrische Strömung (Rotationshohlraum) S. 56.- 12. Verhalten wirklicher Flüssigkeiten.- a) Zähigkeit der Flüssigkeiten und Gase S. 60. — b) Reynoldssches Ähnlichkeitsgesetz S. 62.- 13. Beispiele wirklicher Strömungen.- a) Strömungen in geraden Rohren S. 64. — b) Verengte und erweiterte Kanäle S. 74. — d) Rotationshohlraum. Änderung des Flächensatzes durch die Reibung S. 76. — e) Umströmung von Körpern S. 80.- 14. Gasströmung mit erheblicher Dichteänderung.- a) Ähnlichkeitsbedingungen, Machsche Zahl S. 83. — b) Der zu- lässige Erweiterungswinkel bei Gasströmungen hoher Geschwindigkeit S. 85. — c) Der Schaufeldruck (Auftrieb) in Gasströmungen hoher Geschwindigkeit (Prandtlsche Regel) S. 87. — d) Überschallgeschwindigkeit S. 88. — e) Reibungsbehaftete Strömung eines Gases zwischen wärmedichten Wänden. Fannolinie S. 88 — f) Näherungsweise Berechnung des Druckabfalls in technischen Gasleitungen S. 90.- 15. Der Spaltverlust.- a) Volumenänderung vernachlässigbar S. 91. — b) Berücksichtigung der Volumenausdehnung im Dichtungsspalt bei Gasen S. 97. — c) Räder ohne Seitenwand S. 99.- 15a. Reibungsarbeit umlaufender Scheiben.- C. Der Strömungsmechanismus im Laufrad und die Schaufelarbeit.- 16. Absolute und relative Bewegung, stoßfreier Eintritt.- 17. Das Moment der Schaufelkräfte und ihre auf 1 kp bezogene Arbeit Hth.- a) Allgemeine, auch für endliche Schaufelzahl gültige Ableitung mittels Impulssatzes S. 108. — b) Spezielle Ableitung für unendliche Schaufelzahl auf Grund der Zerlegung der Strömung S. 111. — c) Pumpe ohne Eintrittsleitrad S. 113.- 18. Mangelnde Übereinstimmung der eindimensionalen Stromfadentheorie mit der Wirklichkeit.- 19. Einfluß der endlichen Zahl der Laufschaufeln.- a) Beispiel des geradlinigen Schaufelgitters S. 116. — b) Energiegleichung für die Relativströmung S. 118. — c) Druck- und Geschwindigkeitsverteilung im Laufkanal einer Radialpumpe S. 119.- 20. Vereinfachte Erklärung der Leistungsabnahme mit abnehmender Schaufelzahl.- a) Reibungsfreiheit S. 122. — b) Einfluß der Reibung S. 125.- 20a. Zusammenstellung der Bezeichnungen und einiger Gleichungen.- 21. Näherungsformel zur Bestimmung der Minderleistung der Pumpe infolge endlicher Schaufelzahl.- 21a. Die Bedeutung des Faktors c2m/u­2 in Gl. (35).- 22. Größe der Erfahrungszahl ?’ in Gl. (37); Durchführung der Rechnung.- 23. Überdruck- und Gleichdruckwirkung.- 24. Wahl des Schaufelwinkels ?2 am Austritt.- D. Die Kenngrößen der verschiedenen Radformen und ihre Anwendung.- 25. Die Druckziffer ?, Überschlagsformel für die Förderhöhe.- 26. Entwicklung der Radformen.- 27. Spezifische Drehzahl.- a) Einfluß von ?2, $$ \varepsilon = {c_{0m}}/\sqrt {2gH} $$, c2m/c0m und der Schaufelzahl S 155. — b) Dimensionsloser Ausdruck für die spezifische Drehzahl S. 156.- 28. Weitere Kenngrößen.- 28a. Die Schaufelzahl z.- 29. Die Einlaufziffer $$ \varepsilon = {c_{0m}}/\sqrt {2gH} $$.- 30. Wirkungsgrad und Schnelläufigkeit. Grenzen der Anwendbarkeit der Kreiselpumpe.- 31. Beurteilung der Mehrstufen- und Mehrstromanordnung.- 32. Modellgesetze. Umrechnungsformeln.- a) Umrechnung der Wirkungsgrade S. 170. — b) Umrechnung von H, N, V S. 174. — c) Ähnlichkeit der Beanspruchung auf Festigkeit S. 175.- 33. Anpassung der Radleistung.- E. Grenzen der Gestaltung durch Kavitation und Überschall.- 34. Allgemeines über Kavitation (Dampfraumbildung).- 35. Die größte zulässige Saughöhe.- 36. Die verschiedenen Ursachen für die Drucksenkung am Radeintritt, d. h. die Entstehung des Haltedrucks ?h.- a) Der Schaufeldruck S. 184. — b) Die endliche Dicke des Schaufelanfangs S. 185. — c) Krümmung der Seitenwände vor dem Schaufeleintritt S. 186. — d) Widerstände S. 186. — e) Spaltkavitation S. 187.- 37. Saugzahl S (Kavitationsempfindlichkeit?) und der günstigste relative Zuströmwinkel ?0a.- 38. Berechnung der größtzulässigen Saughöhe.- a) Radeintritt ohne Drall, also ?0 = 90° S. 194. — b) Radeintritt mit Drall S. 196.- 39. Der Einfluß der Re-Zahl, insbesondere der Maschinengröße auf die Kavitationsgrenze.- 40. Maßnahmen zur Erzielung großer geodätischer Saughöhen.- a) Maßnahmen außerhalb der Pumpe S. 197. — b) Maßnahmen an der Pumpe selbst S. 199.- 41. Kavitation bei nicht stoßfreiem Eintritt.- 42. Hohlraumbildung durch Gasausscheidung.- 43. Überschallgrenze bei Verdichtern.- a) Senkrechter Radeintritt ?0 = 90° S.208. — b) Radeintritt mit Drall S. 212.- 44. Beziehung zwischen Schallziffer S0 und Mach-Zahl w0a/a.- 45. Gegenüberstellung der Kenngrößen bei Kavitation und Überschall.- F. Die einfach gekrümmte Radialschaufel.- 46. Der allgemeine Gang der Berechnung des Pumpenrades, erläutert am Langsamläufer.- a) Das Schaufelende am Eintritt S. 219. — b) Das Schaufelende am Austritt S. 221. — c) Berücksichtigung der Kompressibilität der Gase S. 223.- 47. Entwurf der einfach gekrümmten Radialschaufel.- a) Kreisbogenschaufel S. 226. — b) Punktweise errechnete Schaufel S. 228.- 48. Einfach gekrümmte Radialschaufel mit Eintrittskante in der Krümmungszone.- 49. Radialschaufeln mit kleiner radialer Erstreckung.- a) Beaufschlagung radial auswärts S. 232. — b) Beaufschlagung radial einwärts S. 235.- 50. Zahlenbeispiele für Radialpumpen mit einfacher Schaufelkrümmung.- I. Mehrstufenpumpe für Wasserversorgung mit Schaufeln gleicher Dicke.- a) Das Schaufelende am Eintritt S. 237. — b) Das Schaufelende am Austritt S. 237. — c) Ergänzende Betrachtungen S. 240.- II Einstufiges Gebläse.- a) Normaler Rechnungsgang S. 242. — b) Konstruktive Ausbildung der Beschauflung S. 243. — c) Berücksichtigung der Volumenänderung im Rad S. 246. — d) Zustandskurve S. 247.- III. Niederdruckpumpe oder Ventilator mit Spiralgehäuse.- VI. Heißwasserpumpe mit Schaufeln veränderlicher Dicke.- a) Eintritt S. 249: — b) Austritt S. 251.- G. Die doppelt gekrümmte Radialschaufel.- 51. Entwurf des Radumrisses.- 52. Entwurf der Schaufelfläche.- a) Abwicklung der Schaufelschnitte auf Kegelflächen S. 257. — b) Punktweise Errechnung der Schaufelschnitte S. 259. — c) Ausbildung der Gesamtfläche S. 262.- 53. Zahlenbeispiel für einen Mittelläufer.- 54. Schräglage der Austrittskante im Meridianschnitt, Schnelläufer.- 55. Berücksichtigung der Verschiedenheit der Verluste in den einzelnen Flußflächen.- 56. Zahlenbeispiel für einen Schnelläufer.- 57. Zahlenbeispiel für eine Pumpe mit halbaxialem Lauf- und axialem Leitrad.- H. Besonderheiten der Axialschaufel.- 58. Unterströmungen am Axialrad.- 59. Schaufelform und Reaktionsgrad.- 60. Nabenverhältnis ri/ra und weitere allgemeine Gesichtspunkte.- a) Größtzulässiges Nabenverhältnis ra/ri S. 286. — b) Größtzulässige Belastungszahl ?aS. 290.- 61. Die Kennziffern der Axialpumpe.- 62. Profilierung der Schaufel.- 63. Maßnahmen zur Verringerung der Verwindung und der Mach-Zahl.- a) Die Strömung gleichen Energieinhaltes S. 298. — b) Strömungen ungleichen Energieinhaltes, Beziehungen zwischen den Geschwindigkeiten auf beiden Seiten des Axialrades (Allgemeine Gleichgewichtsbedingung) S. 299.- 64. Konstante Reaktion r(r) = 50%.- H1. Entwurf der Axialschaufel.- 65. Die verschiedenen Berechnungsarten der Schaufel.- 66. Die Berechnung der Axialschaufel nach der Minderleistungsmethode.- 66a. Zahlenbeispiele für ein einstufiges Gebläse.- 66b. Besonderheiten bei den verschiedenen Aggregat-Zuständen des Fördermittels.- I. Berücksichtigung der Kompressibilität S. 321 — II. Das langsam-läufige Axialrad für Wasserförderung S. 322.- 67. Berechnung der Axialschaufel als Tragflügel.- a) Der einzelne Tragflügel im unbegrenzten Raum S. 323. — b) Die Reihe von Flügeln (Flügelgitter) S. 323. — c) Anwendung auf das Axialrad S. 336. — d) Kavitation und Überschall S. 338. — e) Berücksichtigung der Kompressibilität S. 341. — f) Wirkungsgrad des Axial-rades S. 341.- 68. Die Leitvorrichtung der Axialpumpe.- 69. Zahlenbeispiel zur Berechnung der Axialschaufel als Tragflügel.- a) Laufrad S. 347. — b) Leitrad S. 350.- I. Die Leitvorrichtungen.- 70. Aufgabe der Leitvorrichtungen bei allen Pumpen.- 71. Leitrad.- 71a. Zahlenbeispiele zu Leitschaufeln.- a) Leitrad zu der in Abschnitt 50, IV behandelten Speisepumpe S. 360 — b) Leitrad eines Gebläses S. 361.- 72. Die trbertreibung der Leitschaufeln.- 73. Punktweise Berechnung der Leitschaufeln.- 74. Die Leitvorrichtung mehrstufiger Pumpen.- a) Leit- und Rückführschaufel zusammenhängend S. 367. — b) Schaufelloser Ringraum zwischen Leit- und Rückführschaufel S. 368.- 75. Glatter Leitring.- 76. Spiralgehäuse beliebigen Querschnitts.- a) Vernachlässigung der Reibung im Spiralraum S. 377. — b) Berücksichtigung der Reibung im Spiralraum S. 381.- 77. Spiralgehäuse mit kreisförmigem Querschnitt.- 77a. Berücksichtigung der Dichteänderung im Spiralgehäuse.- 78. Eintrittsleitvorrichtung.- K. Die Kennlinien.- 79. Entstehung der Drosselkurve.- 80. Die Schaufelarbeit Hthx bei wechselndem Durchfluß.- Unendliche Zahl der Laufschaufeln S. 388. — b) Endliche Schaufelzahl S. 390.- 81. Die Vorausbestimmung der Drosselkurve.- a) Kanalreibung einschließlich Krümmungs- und Umsetzungsverluste Zh S. 393. — b) Stoßverluste S. 394. — c) Konstruktion der Drosselkurve für eine Pumpe mit Leitrad oder Spiralgehäuse S. 397. — d) Konstruktion der Drosselkurve für eine Pumpe mit glattem Leitring S.398.- 82. Die Drosselkurve bei nicht senkrechtem Radeintritt.- a) Kanalreibung einschließlich Krümmungs- und Umsetzungsverluste S. 400 — b) Stoßverluste S. 401.- 83. Die Kennfläche.- 84. Die Kongruenz der Drosselkurven.- 84a. Affinitätsgesetz (Newtonsches Ähnlichkeitsgesetz) Kurven gleichen Wirkungsgrades.- 85. Der Betriebspunkt besten Wirkungsgrades.- 86. Die Drosselkurve der Schnelläufer.- 87. Besonderes Verfahren für Axialräder.- 88. Die Linie der Wellenleistung.- 89. Bestimmung des Betriebspunktes.- 90. Vorgänge nach Ausfall des Antriebes. Rücklaufdrehzahl.- 91. Labiler Arbeitsbereich.- a) Pendelungen infolge Mitwirkung eines Energiespeichers S. 425. — b) Abreißen der Förderung S. 433.- 92. Mittel zur Erlangung stabiler Drosselkurven.- 93. Einfluß der Reynolds-Zahl, insbesondere der Zähigkeit auf den Verlauf der Kennlinien.- 94. Besondere Darstellungsarten der Kennlinien.- a) Dimensionsfreie Koordinaten S. 442. — b) Logarithmische Maßstäbe S. 442. — c) Linien gleicher Schnelligkeit als Strahlenbüschel S. 443. — d) Linien gleichen Stoßzustandes als Strahlenbüschel S. 443. — e) Besondere Darstellungen bei Verdichtern S. 444.- L. Regelung.- 95. Regelung bei konstanter Drehzahl und unveränderlicher Schaufelung.- a) Drosselung in der Leitung S. 445. — b) Öffnung eines Nebenauslasses, Anzapf- bzw. Abblasregelung S. 447. — c) Einführung geringer Luftmengen in die Saugleitung bei Flüssigkeitspumpen S. 447. — d) Abschließen parallel geschalteter Stufen oder IThergang von Parallel-auf Hintereinanderschaltung S. 447. — e) Umgehung einzelner Stufen oder Abschalten einer vor-oder nachgeschalteten Pumpe S. 448.- 96. Regelung durch Verstellen von Leitvorrichtungen.- a) Saugseitige Leitschaufelverstellung (Vordrallregler) S. 448. — b) Verstellung der Austrittsleitschaufeln S. 449. — c) Verstellung eines Spaltenschiebers S. 452.- 97. Regelung durch Veränderungen an den Laufkanälen.- a) Verstellung der Laufschaufeln S. 452. — b) Abschließung einiger Laufzellen S. 452.- 98. Regelung durch Änderung der Drehzahl.- 98a. Selbsttätige Regelung.- M. Der Achsschub und sein Ausgleich.- 99. Berechnung des Achsschubs.- a) Radialpumpen S. 456. — b) Halbaxialpumpen S. 458. — c) Axialpumpen S. 458.- 100. Ausgleich durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Laufräder.- 101. Ausgleich bei mehrstufiger Wasserförderung mittels eines für alle Stufen gemeinsamen Organs.- 102. Berechnung der gemeinsamen Ausgleichsvorrichtung.- 103. Ausgleich bei Pumpen mit senkrechter Welle.- N. Bauarten für Flüssigkeits- und Gasförderung.- 104. Mehrstufige Pumpen.- 105. Einstufige Pumpen mit radialer Beaufschlagung.- a) Mit Austrittsleitrad S. 476. — b) Ohne Austrittsleitrad S. 479.- 106. Halbaxial- und Axial- (einschl. Propeller-) Pumpen.- 107. Die mehrflutige Pumpe.- 108. Tiefbrunnenpumpen.- 109. Schmutzwasser- und Säurepumpen.- Schmutzigwasserpumpen S. 496. — b) Säurepumpen S. 497.- O. Der mehrstufige Verdichter.- 110. Auswirkung der Reibungswärme.- a) Folgen der Aufheizung des Gases durch die Reibungswärme ?-Tafel S. 498. — b) Vergleich der Wirkungsgrade bei Wasserförderung und Luftverdichtung S. 502.- 111. Der mehrstufige Verdichter ohne Kühlung.- a) Aufbau S. 304. — b) Rechnungsgang S. 508.- 112. Die verschiedenen Kühlverfahren.- 112a. Zahl und Anordnung der Gehäuse vielstufiger Verdichter.- 113. Berechnung der mehrstufigen Verdichter mit Kühlung.- a) Außenkühlung S. 525. — b) Gehäusekühlung S. 530.- 114. Einfluß der Luftfeuchtigkeit.- 115. Rechnungsbeispiel eines mehrstufigen Axialverdichters.- A. Drallfreie Zuströmung zu den einzelnen Laufkränzen (a0 = 90°).- B. Konstante Reaktion von 50%.- C. Wasserabscheidung im Zwischenkühler.- D. HD-Gehäuse.- 116. Die Kennlinien des mehrstufigen Verdichters.- a) Abhängigkeit von der Stufenzahl S. 547. — b) Abhängigkeit von der Drehzahl S. 549. — c) Änderung des Wirkungsgrades eines Verdichters mit wachsender Drehzahl S. 549. — d) Pumpgrenze, Abreißgrenze S. 550.- 117. Die Abhängigkeit der Kennlinien von Anfangstemperatur und Gasart.- 118. Achsschubausgleich und Dichtungen bei Gasförderung.- P. Festigkeit wichtiger Bauteile.- 119. Die Beanspruchung der Laufräder durch Fliehkräfte.- 1. Die Trommel S. 556. — 2. Das Rad S. 557. — a) Die Beanspruchung der Scheibe beliebiger Form S. 558. — b) Volle Scheibe S. 565. — c) Das Schrumpfmaß (Wellenübermaß) S. 565. — d) Im Ruhezustand ist die Beanspruchung des Rades in der Nabenbohrung S. 566. — e) Einfluß von Temperaturunterschieden S. 566. — f) Ahnlichkeitsgesetz für umlaufende Räder S. 567. — g) Andere Rechenverfahren S. 568. — h) Die Beanspruchung durch Schwingungen der Räder oder der Schaufeln 569.- 120. Befestigung der Radialräder auf der Welle.- 121. Die Berechnung der Welle mit Rücksicht auf kritische Drehzahl.- a) Kritische Geschwindigkeit für ein einzelnes Rad auf gewichtsloser Welle S. 571. — b) Welle mit mehreren Maßen S. 574. — c) Einfluß des umgebenden Mittels auf die kritische Drehzahl S 575. — d) Ermittlung der kritischen Drehzahl einer beliebig belasteten Welle von beliebig veränderlichem Querschnitt S. 576. — e) Eigenschwingungszahl der umlaufenden Welle S. 585. — f) Sonstige Einflüsse S. 585.- Anhang: Selbstsaugende Kreiselpumpen.- Allgemeine Gesichtspunkte.- A. Strahlenmachinen.- B. Pumpen mit exzentrischem Wasserring.- I. Fall der Luftförderung.- a) Förderdruck S. 590. — b) Innere Begrenzung des Wasserringes S. 598. — c) Schräglage der Wasserspiegel. Schaufelzahl S 599. — d) Form der Saug- und Drucköffnung S. 600. — e) Berücksichtigung von den Wanddicken und Spaltweiten S. 601. — f) Nutzleistung und Wirkungsgrad S. 602. — g) Zahlenbeispiel S. 602..- II. Fall der Wasserförderung.- a) Theorie der Seitenkanalpumpen für Wasserförderung S. 606. — b) Angaben für den Entwurf S. 612. — c) Westco-Pumpen S. 615. — d) Rechnungsgang für Seitenkanalpumpen S. 616..- C. Heutige Bauformen der selbstsaugenden Pumpe für Wasserförderung.