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Radseitenreibung

Die Radseitenreibung (Pv.Rads.) ist in der Kreiselpumpentechnik die aufgrund des zwischen Laufradwänden und Pumpengehäuse befindlichen Fördermediums auftretende Verlustleistung. Meist dominiert der Leistungsverlust durch Radseitenreibung bei den durch Reibmomente verursachten Verlusten (in Form von Lager- und Dichtungsverlust sowie Radseitenreibung) (siehe innerer Wirkungsgrad). 

Da die Radseitenreibung durch viskose Reibung des im Radseitenraum (mit einer vom Laufrad abweichenden Umfangsgeschwindigkeit) rotierenden Fördermediums an den Außenflächen des Laufrads verursacht wird, ist der Wert der Radseitenreibung bei einem geschlossenen Laufrad größer als beim offenen mit nur einer Radwand. Die Radseitenreibungsverlustleistung beträgt:
Radseitenreibung_Formel

Der Momentenbeiwert (cM) berücksichtigt die Einflüsse der REYNOLDS-Zahl, der Rauigkeit und der Seitenraumgeometrie. Wie die Gleichung zeigt, ändert sich die Radseitenreibung bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit mit der zweiten und bei gleicher Drehzahl mit der fünften Potenz des Laufradaußendurchmessers. Sind der Laufradaußendurchmesser und die Drehzahl konstant, so ist das Verhältnis der Radseitenreibung (Pv.Rads.) zum Leistungsbedarf (P) abhängig von dem Förderstrom (Q). Dieses Verhältnis ist eine Funktion der spezifischen Drehzahl (ns). 

Experimentell ist festzustellen, dass die Verlustleistung durch die Änderung des Rauigkeitsunterschiedes zwischen einer rohen (gegossenen) und polierten Radscheibe ca. 30 % und der Einfluss der Seitenraumgeometrie bis zu 10 % ausmacht. Beide Veränderungen sind immer im Zusammenhang mit der spezifischen Drehzahl zu betrachten. siehe Abb. 1 Radseitenreibung

  Verlustleistung durch Radseitenreibung (bezogen auf Leistungsbedarf) in Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl ns Abb. 1 Radseitenreibung: Verlustleistung durch Radseitenreibung (bezogen auf Leistungsbedarf) in Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl ns

Im Bereich der spezifischen Drehzahlen (ns) von 40 bis 60 min-1 liegen die Verluste durch Radseitenreibung nur zwischen 1 und 2 % vom Leistungsbedarf (P). Etwa ab der spezifischen Drehzahl von 30 min-1 nimmt die Verlustleistung mit kleiner werdender spezifischer Drehzahl stark zu. So beträgt sie bei 20 min-1 etwa 5 % und bei 10 min-1 bereits 10 %. 

Dies bedeutet, dass bei spezifischen Drehzahlen größer als 40 min-1 der Rauigkeits- und Seitenraumeinfluss kaum messbar sind. Bei kleinen spezifischen Drehzahlen ist dagegen eine merkliche Verbesserung durch glatte Oberflächen bei Radscheiben und Gehäuse zu erwarten. Da die Radseitenreibung mit der fünften Potenz des Laufradaußendurchmessers zunimmt, genügt es, nur die äußeren Teile (außerhalb dem ca. 0,7-fachen des Laufradaußendurchmessers) zu bearbeiten.

Radseitenreibung