Invloed viscositeit op centrifugaalpompen

Stel dat men met een centrifugaalpomp een vloeistof verpompt, die een hogere viscositeit heeft dan water. Dan zal blijken dat het opgenomen vermogen hoger is dan het opgenomen vermogen voor water. De volumestroom en de opvoerhoogte (opvoerdruk) zijn bovendien kleiner dan bij het verpompen van water. De Q/h-kromme loopt steiler, maar wel lager dan als gemeten bij water op de proefstand van de pompfabrikant. Het vermogen wat nodig is om de “dikkere” vloeistof door de waaier van de pomp te krijgen is ook bij een centrifugaalpomp hoger dan bij een “dunne” vloeistof. De pomp zal dus bij een hogere viscositeit meer vermogen gaan gebruiken. De opvoerhoogte van de pomp zal kleiner worden bij een hogere viscositeit. Het drukverlies in de pomp zal toenemen, dus de uitgangsdruk zal afnemen. Uiteraard zal het rendement van de pomp dalen bij een hogere viscositeit. De pomp moet meer energie verbruiken, terwijl de opvoerhoogte en capaciteit beide minder worden. Het rendement zal dus sterk dalen.
Het bovenstaande wordt in figuur 101 grafisch weergegeven. De stippellijnen geven de curve weer bij water. De curve bij een hogere viscositeit is dik getekend. Uit deze figuur blijkt ook dat vanaf ca. 9,8 m3/h de standaard geïnstalleerde motor van 0,37 kW niet meer toereikend is de dik getekende curve wordt vanaf dat punt ook gestippeld). Vanwege de hoge viscositeit stijgt het opgenomen vermogen tot boven het vermogen van de geïnstalleerde motor. In dit geval zal dan ook een motor met een groter vermogen geplaatst moeten worden. Dit hoeft overigens niet altijd het geval te zijn.

Conclusie:
bij het verpompen van een vloeistof met een hogere viscositeit dan water, nemen de volumestroom en opvoerhoogte af en stijgt het opgenomen vermogen. Om te voorkomen dat er ingewikkelde berekeningen
gemaakt moeten worden is er een nomogram gemaakt, die correctiefactoren voor een centrifugaalpomp geeft. Dit nomogram staat in figuur 102. Deze correctiefactoren worden gebruikt om de waarden van de pomp voor de vloeistof met een hogere
viscositeit te bepalen. De hogere viscositeit van de vloeistof is ten opzichte van water (1cP). Het nomogram bestaat uit twee delen. Het onderste deel is het deel waar de gegevens van de pomp uitgewerkt worden. Uit deze gegevens worden in het bovenste deel de
correctiefactoren bepaald voor de andere vloeistof.
Bij het gebruik van het nomogram zijn een aantal punten belangrijk:
• het nomogram is alleen voor centrifugaalpompen (dus niet schroefcentrifugaal of propellerpompen)
• er mag geen cavitatie in de pomp optreden
• geldt alleen voor homogene vloeistoffen
• men gaat uit van het maximaal rendement met de daarbij behorende opvoerhoogte en volumestroom
• de opvoerhoogte blijft gelijk bij een geheel gesloten persafsluiter (geen weerstandsverliezen)
• gebruik het nomogram niet als de berekeningen buiten het nomogram vallen.

Figuur 102

Bij het bepalen van de pompgegevens bij de afwijkende viscositeit worden eerst de gegevens van de pomp bij water opgezocht. Vervolgens worden met behulp van het nomogram de bij de betreffende viscositeit geldende correctiefactoren opgezocht.
Worden de gegevens bij water nu vermenigvuldigd met de correctiefactoren, dan zijn dit de gegevens van deze pomp zoals die gelden bij het verpompen van de viskeuze vloeistof. Bij het gebruik van het nomogram is de optimale capaciteit belangrijk. Dit is de capaciteit van de pomp waarbij het rendement het hoogst is en deze wordt aangeduid als Qmax.

Voorbeeld
Uit de pompgrafieken wordt de opvoerhoogte en volumestroom bij het meest gunstige rendement bepaald. Voor de centrifugaalpomp 32-125 met een waaierdiameter van 140 en een toerental van 2900 omw/min geldt:
- max = 57 %
- Qmax = 13,5 m3/h
- hmax = 20 mwk
Deze waarden worden in figuur 103 bij deel 1 ingevuld als de startgegevens bij 1,0 x Qmax.

Nu worden de bijbehorende waarden voor 0,6 x Qmax opgezocht:
- Q is dan 0,6 x 13,5 = 8,1 m3/h
- afgelezen bij 8,1 m3/h = 54%
- h afgelezen bij 8,1 m3/h = 23 mwk
Op dezelfde manieren worden in de pompgrafiek de opvoerhoogte en het rendement opgezocht bij::
- 0,8 x Qhmax = 0,8 x 13,5 =10,8 m3/h
- 1,2 x Qhmax = 1,2 x 13,5= 16,2 m3/h
Al deze waarden worden ook bij deel 1 in figuur 103 genoteerd.
De andere vloeistof heeft een viscositeit van 176 cSt. In het nomogram (zie figuur 105) beginnen we op de onderste horizontale lijn (volumestroom). De volumestroom is bij een maximaal rendement 13,5 m3/h. Trek nu een verticale lijn omhoog tot de opvoerhoogtelijn van 20 mwk (hmax). Ga nu van het snijpunt Qh horizontaal (rechts of links) naar de lijn van de viscositeit (176 cSt). Ga nu verticaal omhoog op het snijpunt van de viscositeit. U snijdt nu de correctiefactoren. Deze factoren zijn uit te lezen aan de linkerkant. Noteer deze in figuur 103 in deel 2. De correctiefactor voor Q en zijn constant, de opvoerhoogte (h) is afhankelijk van de Q. Nu worden voor de nieuwe vloeistof de waarden bij deel 1 vermenigvuldigd met de factoren uit deel 2 van figuur 103.
Noteer het resultaat in deel 3 van de tabel. Dit zijn de nieuwe pompgegevens voor de vloeistof met een viscositeit van 176 cSt. De nieuwe waarden kunnen worden overgenomen in de pompgrafiek. De pompgrafiek kan nu getekend worden.

Figuur 105

Om het bovenstaande wat eenvoudiger te maken kunt u hieronder de witte velden invullen waardoor u precies kunt zien wat voor een consequenties het heeft als u een een vloeistof wilt gaan verpompen met een hogere viscositeit. Voor de viscositeit kunt u een waarde invullen tussen 5 en 300 cSt.

Door op demo-gegevens te klikken ziet u een voorbeeld.