Minderleistung
Die Minderleistung spielt eine wichtige Rolle bei der Berechnung des radialen oder halbaxialen Laufrades einer Kreiselpumpe, mit der eine bestimmte Förderhöhe (H) bei dem Förderstrom (Q) verwirklicht werden soll. Ausgehend von unendlich vielen (∞) und unendlich dünnen Schaufeln des Laufrades würde sich theoretisch (th) in einer idealen (reibungsfreien) Flüssigkeit die Förderleistung (Pth.∞) ergeben aus:
Dabei ergibt sich bei idealer Flüssigkeit und unendlicher Schaufelzahl eine schaufelkongruente, d. h. der Schaufelform folgende, Strömung im Laufrad und daraus nach der EULERschen Hauptgleichung (siehe Strömungslehre) die theoretische Förderhöhe Hth.∞ . Bei endlicher Schaufelzahl (z) ergibt sich jedoch eine Abweichung der Strömungsrichtung im Laufrad von der Schaufelform. Insbesondere ist der mittlere Winkel der Relativgeschwindigkeit am Laufradaustritt bei endlicher Schaufelzahl (z) kleiner als der Schaufelaustrittswinkel. Diese Abweichung, die mit abnehmender Schaufelzahl (z) größer wird, wird auch als Minderumlenkung bezeichnet und hat zur Folge, dass die theoretische Förderhöhe (Hth) und somit (bei gleichem Förderstrom und gleicher Dichte) auch die theoretische Förderleistung (Pth) bei endlicher Schaufelzahl kleiner sind als bei unendlicher Schaufelzahl:
Damit folgt für die Minderleistung (ΔPth.) eine Leistungsdifferenz, die bei üblichen radialen Laufrädern bei ca. 25 bis 60 % der Förderleistung liegt. Die Minderleistung beträgt:
Die Minderleistung ist im energetischen Sinne kein Leistungsverlust, da sie für die reibungsfrei angenommene Strömung im Laufrad gilt.
Das Verhältnis (Hth.∞ zu Hth) wird durch den Minderleistungsfaktor (1 + p) angegeben, der empirisch den Einfluss von Schaufelzahl, Laufradgeometrie, Laufraddurchmesser, Schaufelwinkel am Austritt und der Leitvorrichtung hinter dem Laufrad beinhaltet.
Der Zusammenhang zwischen den Förderhöhen H und Hth ist durch den hydraulischen Wirkungsgrad (ηh) gegeben.
Die Berechnung eines Laufrades nach der Minderleistungstheorie setzt eine Fülle von Erfahrungen voraus. Zum Einsatz kommen dabei überwiegend numerische Rechenverfahren (siehe CFD). Die Berechnung von axialen Laufrädern erfolgt nach der Tragflügeltheorie, die ebenfalls numerische Strömungsberechnungsverfahren verwendet.
