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Affinitätsgesetze-Rechner
Berechnen Sie den neuen Förderstrom, die Förderhöhe/den Druck und die Leistung bei Änderung der Pumpen- oder Lüfterdrehzahl (oder des Laufraddurchmessers). Basierend auf den Ähnlichkeitsgesetzen für Kreiselpumpen.
Ergebnisse
Die drei Affinitätsgesetze
Die Affinitätsgesetze beschreiben den Zusammenhang zwischen Durchflussrate, Förderhöhe (Druck) und Leistung sowie Änderungen der Drehzahl oder des Laufraddurchmessers bei Kreiselpumpen, Ventilatoren und Gebläsen:
Das Verhältnis kann entweder n₂/n₁ (Geschwindigkeitsänderung) oder D₂/D₁ (Durchmesseränderung) sein.
Geschwindigkeitsänderung vs. Durchmesseränderung
Für Drehzahländerungen und Änderungen des Laufraddurchmessers gelten die gleichen mathematischen Beziehungen:
| Parameter | Geschwindigkeitsänderung | Durchmesseränderung |
|---|---|---|
| Durchfluss Q | Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁) | Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁) |
| Förderhöhe H | H₂ = H₁ × (n₂/n₁)² | H₂ = H₁ × (D₂/D₁)² |
| Leistung P | P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³ | P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³ |
Energieeinsparungen durch Frequenzumrichter
Wichtigste Erkenntnis: Die Leistung variiert mit der Würfel der dritten Potenz der Drehzahl. Eine Drehzahlreduzierung um 20 % spart ca. 49 % der Leistung (0,8³ = 0,512). Daher zählen Frequenzumrichter (FU) zu den kosteneffektivsten Energiesparmaßnahmen für Pumpen und Ventilatoren.
| Geschwindigkeitsreduzierung | Durchflussreduzierung | Förderhöhenreduzierung | Energieeinsparung |
|---|---|---|---|
| 10% | 10% | 19% | 27% |
| 20% | 20% | 36% | 49% |
| 30% | 30% | 51% | 66% |
| 40% | 40% | 64% | 78% |
| 50% | 50% | 75% | 88% |
Praktisches Beispiel
Gegeben: n₁ = 1450 U/min, n₂ = 1750 U/min, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW
Geschwindigkeitsverhältnis r = 1750 / 1450 = 1,2069
Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h
H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 m
P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW
⚠️ Einschränkungen: Die Affinitätsgesetze setzen einen konstanten Wirkungsgrad, geometrisch ähnliche Bedingungen und inkompressible Strömung voraus. Bei Drehzahländerungen über ±30% hinaus kann die tatsächliche Leistung erheblich abweichen. Die Gesetze zur Laufradtrimmung sind weniger genau als die Gesetze zur Drehzahländerung – überprüfen Sie dies stets anhand der Herstellerkennlinien.
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