Verfahrenstechnik 6/2023

Verluste in der
Saugleitung
Verluste in der
Druckleitung
LEITUNGSDURCHMESSER SORGT FÜR ENERGIEEINSPARUNG
ROHRLEITUNGSSYSTEME
UND ANLAGEN PLANEN
Nachdem in der VERFAHRENSTECHNIK Ausgabe 03/2023 die Möglichkeiten
der Energieeinsparung durch Auswahl einer geeigneten Ringkolbenpumpe
beschrieben wurde, behandelt dieser Text nun das Einsparpotential durch
optimale Anlagenplanung und -gestaltung.
Der Energieverbrauch einer Pumpe wird wesentlich von
der Anlagen- und Rohrleitungsgestaltung beeinflusst.
Deshalb versuchen viele Anlagenbetreiber, Kosten zu
sparen, indem sie nach Möglichkeit Rohrleitungen mit
kleinerem Durchmesser wählen. Diese sind kostengünstiger und
benötigen nicht so starke Abstützungen wie größere Rohre. Hierbei
handelt es sich allerdings um typische Kosten im blauen
Bereich des Lebenszykluskosten-Diagramms: Sie fallen nur einmal
bei der Installation an.
Die Entscheidung, welche Durchmesser zu wählen sind, kann
einen großen Einfluss auf den Stromverbrauch der Pumpenanlage
haben, was bedeutet, dass die tatsächlichen Kosten über die
gesamte Laufzeit der Anlage zu sehen und zu zahlen sind. Dünnflüssige
Produkte haben bereits negative Auswirkungen bei einem
Rohrleitungssystem mit kleinerem Durchmesser. Wenn die
Viskosität jedoch steigt, werden diese kleineren Durchmesser
problematisch. Es sollte immer die gesamte Anlage betrachtet
werden. Dann erschließt sich schnell, wie wichtig der Faktor
einer richtigen Rohrdimensionierung für den Energieverbrauch
sein kann.
PRAKTISCHES BEISPIEL
Betrachtet man eine Anlage mit den folgenden Parametern: Volumenstrom:
10 m 3 /h, Viskosität: 500 cSt, Saugseite: Rohrleitungslänge:
2 m, 2 Absperrventile, Druckseite: Rohrleitungslänge: 40 m,
6 Bögen, 2 Absperrventile, Förderhöhe:
6 m. Bei der Ausführung der Anlage mit
Rohrleitungen in DN 40 beträgt der Differenzdruck
9.2 bar. Wenn dieser Differenzdruck
die zugelassenen Grenzwerte der
ausgewählten Pumpe nicht überschreitet,
wird die Anlage problemlos funktionieren.
Aber was passiert, wenn wir die Anlage mit
Rohrleitungen in DN 50 ausführen (nur eine
Nennweite darüber)? Der Differenzdruck
würde auf nur 3.7 bar sinken!
01
Die Herangehensweise besteht nun darin,
die Reibungsverluste und Differenzdrücke
bei verschiedenen Rohrgrößen zu vergleichen, um zu sehen,
wie der Energieverbrauch am besten reduziert werden kann. Im
obigen Beispiel ist die Verwendung einer Rohrleitung DN 50 die
optimale Wahl in Bezug auf die Größe der Rohrleitung und die
Installationskosten. Die nächste Frage lautet nun: Würden wir
durch eine erneute Erweiterung der Rohrleitungen sogar noch
mehr erreichen?
Bei Verwendung einer Rohrleitung in DN 65 würde der Differenzdruck
auf 2.9 bar sinken, während er bei der Rohrleitung in
DN 50 3.7 bar beträgt. Dies heißt, die Differenz fällt wesentlich
geringer aus und die Verringerung der Leistungsaufnahme ist
nicht so erheblich – bei einigen Pumpentechnologien geht sie
sogar gegen Null.
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