Energie- und Stofffluss, Pumpen und Verdichter

In verfahrenstechnischen Anlagen fließen Stoffe und Energie durch Rohrleitungen, Apparate und Maschinen. Ein Blockschaltbild oder Energieflussbild zeigt, wo Stoffe hinein- und hinausgehen und wo Energie zugeführt oder als Wärme abgegeben wird. Für den Transport von Flüssigkeiten sind Pumpen zuständig: Kreiselpumpen für große Mengen dünnflüssiger Medien, Verdrängerpumpen wie Zahnrad-, Exzenterschnecken- oder Membranpumpen für zähe Stoffe, hohe Drücke oder genaues Dosieren. Gase und Druckluft fördern Verdichter, etwa Kolben-, Schrauben- oder Turboverdichter; der größte Teil ihrer Antriebsenergie wird zu Wärme, die sich zurückgewinnen lässt.

Bei der Kreiselpumpe fällt die Förderhöhe mit steigendem Förderstrom. Die Anlagenkennlinie beginnt bei der statischen Förderhöhe (Höhen- und Druckunterschied) und steigt mit dem Quadrat des Förderstroms, weil die Strömungsverluste so wachsen. Der Schnittpunkt beider Kurven ist der Betriebspunkt. Drosseln macht die Anlagenkennlinie steiler, eine Drehzahlregelung verschiebt dagegen die Pumpenkennlinie und spart Energie. Sinkt der Druck am Laufradeintritt unter den Dampfdruck, entsteht Kavitation: Dampfblasen fallen im Laufrad zusammen, die Pumpe knattert, Förderhöhe und Laufrad leiden.

Beim Einbinden einer Pumpe zählen Förderstrom, Förderhöhe, Medium und Temperatur sowie die Zulaufbedingungen. Rohrleitungen werden spannungsfrei angeschlossen, die Kupplung wird ausgerichtet, die Pumpe vor dem ersten Lauf gefüllt und entlüftet. Die Strömungsgeschwindigkeit folgt aus der Kontinuitätsgleichung; Wasser fließt in Druckleitungen meist mit etwa 1 bis 3 m/s, in Saugleitungen langsamer.