Berechnung der Gesamtförderhöhe: statische, Druck-, Geschwindigkeits- und Reibungsanteile

Aktualisiert September 2026 · Arbeitsblatt für die Verfahrenstechnik bei stationären Flüssigkeitssystemen, abgeglichen mit Referenzen von Universitäten, Behörden und dem Hydraulic Institute

Die Berechnung der Gesamtförderhöhe ist eine Energiebilanz zwischen zwei Endpunkten und keine Summe ausschließlich positiver Werte. Bei einem festgelegten Förderstrom sind Änderungen von Höhenlage, Druck und Geschwindigkeit als Flüssigkeitssäule mit ihren ursprünglichen Vorzeichen auszudrücken und zusammen mit den kumulierten irreversiblen Verlusten in Rohrleitungen und Komponenten zu addieren. Daraus ergibt sich die hydraulische Förderaufgabe, die die Pumpe erfüllen muss und anhand derer Pumpenmodell und Motorgröße auszuwählen sind. Diese Förderaufgabe allein reicht jedoch nicht aus, um Kavitation der Pumpe auszuschließen.

Kurz gesagt: Bei stationärer, inkompressibler Strömung gilt TDH = Δz + Δp/(ρg) + Δ(αV²/2g) + hmajor + hminor. Die ersten drei Terme sind vorzeichenbehaftete Differenzen aus Druckseite minus Saugseite. Die beiden Verlustterme sind für die gewählte Strömungsrichtung nicht negativ. Alle Terme müssen sich auf denselben Auslegungsförderstrom und dieselben beiden Endpunkte beziehen.

Kurzüberblick: TDH-Arbeitsblatt

Erforderliche AusgangsdatenZwei Endpunkte, ein Bezugshorizont, ein Auslegungsförderstrom und ein Flüssigkeitszustand
Terme mit VorzeichenHöhen-, Druck- und Geschwindigkeitshöhe
Immer positive TermeHaupt- und Einzelverluste in der gewählten Strömungsrichtung
Gängige Näherung für Wasser in den USA1 psi ≈ 2,31 ft Wassersäule; für andere Flüssigkeiten durch die relative Dichte teilen
Gültigkeitsbereich der BerechnungStationärer Betrieb mit inkompressibler Flüssigkeit; instationäre Vorgänge, Rheologie und Saugreserve sind gesondert zu prüfen

Gesamtförderhöhe aus vorzeichenbehafteten Systemhöhenanteilen

Für zwei gewählte Systemendpunkte mit gemeinsamem Bezugshorizont ergibt sich die Gesamtförderhöhe der Pumpe aus der vorzeichenbehafteten Änderung der geodätischen Höhe zuzüglich der Druckhöhen- und Geschwindigkeitshöhenänderung sowie der irreversiblen Haupt- und Einzelverluste.

Gesamtförderhöhe
97ft

Alle Eingaben sind bereits als Höhe der geförderten Flüssigkeit in feet bei einem Betriebspunkt angegeben. Höhen-, Druck- und Geschwindigkeitsterme entsprechen jeweils dem Endpunkt auf der Druckseite minus dem Endpunkt auf der Saugseite; Reibungs- und Einzelverluste sind nicht negativ. Dieser Rechner ermittelt weder Reibungsbeiwerte noch Flüssigkeitseigenschaften, Kavitationsreserve oder Pumpenwirkungsgrad.

Alle Eingaben sind bereits als Höhe der geförderten Flüssigkeit in feet bei einem Betriebspunkt angegeben. Höhen-, Druck- und Geschwindigkeitsterme entsprechen jeweils dem Endpunkt auf der Druckseite minus dem Endpunkt auf der Saugseite; Reibungs- und Einzelverluste sind nicht negativ. Dieser Rechner ermittelt weder Reibungsbeiwerte noch Flüssigkeitseigenschaften, Kavitationsreserve oder Pumpenwirkungsgrad.

Geben Sie jeden Wert ein, um das Ergebnis anzuzeigen.

Dieser Eintrag ist mehrdeutig. Verwenden Sie ausschließlich ein Komma als Dezimaltrennzeichen, zum Beispiel 1,5, und geben Sie keine Tausendertrennzeichen ein.

Bedeutung der Gesamtförderhöhe und Anfangs- und Endpunkt der Berechnung

Bedeutung der Gesamtförderhöhe und Anfangs- und Endpunkt der Berechnung

Die Gesamtförderhöhe ist die Energie je Gewichtseinheit, die die Pumpe bei einem angegebenen Förderstrom zwischen einem gewählten Endpunkt auf der Saugseite und einem Endpunkt auf der Druckseite zuführen muss. Die Endpunkte bestimmen alle Vorzeichen. Legen Sie sie fest, bevor Sie Höhen oder Drücke messen, beziehen Sie beide auf denselben Höhenbezug und beschreiben Sie den Flüssigkeitszustand für einen Betriebsfall.

Eine sinnvolle Systemgrenze kann von der freien Oberfläche eines Vorlagebehälters bis zur freien Oberfläche eines druckbeaufschlagten Empfangsbehälters reichen. Eine andere Systemgrenze könnte von der Messstelle am Saugflansch bis zur Messstelle am Druckflansch verlaufen. Das sind unterschiedliche Bilanzen. Wer den Saugdruck aus der einen Systemgrenze mit der Höhendifferenz aus der anderen kombiniert, kann unbemerkt dieselbe Energie doppelt ansetzen.

Endpunkt 1
Druck auf der Saugseite p₁
Höhe z₁
Querschnitt und Geschwindigkeit V₁
→ Pumpe + Verluste →
Endpunkt 2
Druck auf der Druckseite p₂
Höhe z₂
Querschnitt und Geschwindigkeit V₂

Die Unterlagen von Purdue University zu Pumpensystemen stellen dies als erweiterte mechanische Energiegleichung dar. Die TDH-Hinweise der Washington State University machen die Vorzeichenkonvention praktisch anwendbar: Ein Höhenanstieg erhöht die Förderhöhe, ein Höhenabfall verringert sie, und ein bereits vorhandener Einlassdruck reduziert den zusätzlichen Förderhöhenbedarf der Pumpe.

Die vollständige Formel für die Gesamtförderhöhe mit Vorzeichen

Die vollständige Formel für die Gesamtförderhöhe mit Vorzeichen

Das vollständige Arbeitsblatt trennt umkehrbare Änderungen zwischen den Endpunkten von irreversiblen Verlusten entlang des Strömungswegs. Bei stationärer, inkompressibler Strömung ist die Förderhöhe der Pumpe die Summe der unten aufgeführten Terme. Die α-Koeffizienten berücksichtigen die kinetische Energie bei ungleichförmigem Geschwindigkeitsprofil. In vielen Berechnungen turbulenter Rohrströmung wird α gleich 1 gesetzt. Das ist eine Näherung und gilt nicht allgemein. Die Unterlagen von Purdue University zu Pumpensystemen zeigen die zugrunde liegende erweiterte mechanische Energiebilanz. Auch der Berechnungsleitfaden des International Code Council (ICC) unterscheidet zwischen statischer Förderhöhe, Druck- und Reibungsanteilen.

Hpump = (z₂ − z₁) + (p₂ − p₁)/(ρg) + (α₂V₂² − α₁V₁²)/(2g) + hmajor + hminor

Verwenden Sie durchgehend entweder feet der geförderten Flüssigkeit oder Meter. Addieren Sie psi, feet, Meter und Kilopascal nicht in derselben Spalte. Der Druck muss in Förderhöhe umgerechnet werden; verwenden Sie dafür die tatsächliche Dichte der Flüssigkeit. Der obige Rechner erwartet absichtlich bereits umgerechnete Höhenanteile. So bleiben Annahmen zu Dichte, Endpunkten und Reibung für die Prüfung sichtbar. Verwenden Sie dieses Arbeitsblatt als Leitfaden zur Berechnung der gesamten Energie, die eine Pumpe zuführen muss. Geben Sie jeden Anteil in feet oder Metern Flüssigkeitssäule an. In der Praxis berechnen Ingenieure die Gesamtförderhöhe für einen festgelegten Förderstrom, bevor sie den Betriebspunkt mit einer Pumpenkennlinie vergleichen.

Bilanzblatt mit vorzeichenbehafteten Anteilen

Ein Protokoll mit neun Zeilen, das Richtung, Nachweise und Plausibilitätsprüfungen vor der algebraischen Summe festhält.

Bilanzblatt mit vorzeichenbehafteten Anteilen: Einträge der einzelnen Zeilen und typische Fehler
ZeileAnteilVorzeichenregelErforderlicher NachweisTypischer Fehler
1Höhe ΔzHöhendifferenz: z₂ − z₁Höhen der Endpunkte, bezogen auf denselben HöhenbezugAlle Steigleitungen addieren
2Druck Δp/ρgDruckdifferenz: p₂ − p₁Zueinander passende Relativ- oder AbsolutdruckmesswerteDruckbeaufschlagte Ansaugung ignorieren
3Geschwindigkeitshöheα₂V₂²/2g − α₁V₁²/2gInnendurchmesser und Förderstrom an beiden EndpunktenAnnehmen, dass sich die Terme immer aufheben
4Verlust in geraden RohrleitungenPositivLänge, Durchmesser, Rauheit, ViskositätNenndurchmesser statt Innendurchmesser verwenden
5Verlust durch FormstückePositivK-Werte bei der lokalen GeschwindigkeitEin K-Wert für unterschiedliche Durchmesser
6ArmaturenverlustPositivArmaturentyp, Größe, StellungGedrosselte Armatur wie vollständig geöffnet behandeln
7AusrüstungsverlustPositivKennlinien von Filter, Wärmetauscher und DüseVerlust im sauberen Zustand bei verschmutztem Zustand ansetzen
8AuslegungszuschlagSeparate ZeileProjektvorgabe und Grundlage für UnsicherheitenBeliebigen Prozentwert im Reibungsverlust verstecken
9Endgültige TDHAlgebraische SummeGleicher Förderstrom und gleiche Flüssigkeit für alle ZeilenUnterschiedliche Betriebsfälle zusammenführen

Statische Förderhöhe: Höhenlage, Saughöhe und Prüfung des Höhenbezugs

Statische Förderhöhe: Höhenlage, Saughöhe und Prüfung des Höhenbezugs

Die statische Förderhöhe für die Höhenänderung z₂ − z₁ wird berechnet, nachdem die z-Werte der Endpunkte bestimmt wurden. Ein Druckpunkt 40 ft oberhalb der Quelle ergibt +40 ft. Ein Empfangspunkt 10 ft unterhalb der Quelle ergibt −10 ft. Liegen die Endpunkte auf gleicher Höhe, ist die resultierende Höhendifferenz null, selbst wenn die Rohrleitung zwischen ihnen auf und ab verläuft.

Prüfung des Höhenbezugs

Für die statische Förderhöhe werden die Höhen der Endpunkte voneinander abgezogen. Addieren Sie dazwischenliegende Höhengewinne oder -verluste nicht als separate statische Förderhöhen.

Zeichnen Sie eine waagerechte Bezugslinie ein, markieren Sie Endpunkt 1 und Endpunkt 2 und ziehen Sie z₁ von z₂ ab, um das erforderliche Ergebnis zu erhalten. Zwischenliegende Hochpunkte der Rohrleitung beeinflussen den örtlichen Druck und das Verlustbudget, werden aber nicht zusätzlich als statische Förderhöhe angesetzt. Häufig wird ein Zwischenanstieg doppelt gezählt, wodurch die Pumpe überdimensioniert wird, obwohl der Höhenunterschied zwischen den Endpunkten bereits in z₂ − z₁ enthalten ist. Eine Skizze mit Bezugshöhe macht dieses Risiko sichtbar, bevor Sie die Pumpenkennlinie prüfen. Die TDH-Berechnung beginnt mit dem Höhenunterschied zwischen dem Flüssigkeitsspiegel der Quelle und dem des Zielbehälters. Halten Sie den vertikalen Abstand, den Höhenunterschied und jeden Höhenanstieg anhand einer gemeinsamen Bezugshöhe fest. Statische Förderhöhe und Saughöhe sind Bezeichnungen aus der Praxis, keine zusätzlichen Terme, die doppelt angesetzt werden dürfen. Diese Methode über die Endpunkte gilt ebenso für Bewässerungs- und kommunale Wassersysteme, unabhängig davon, ob Flüssigkeiten bergauf, bergab oder durch ein Rohrleitungsnetz gefördert werden. „Saughöhe“ ist ein gebräuchlicher Fachausdruck, darf aber nicht nochmals angesetzt werden, wenn sie bereits in z₂ − z₁ enthalten ist.

Drei schnelle Prüfungen
  • Von einem offenen Behälter in einen höher gelegenen offenen Behälter: Die Druckterme heben sich in der Regel auf; Δz ist positiv.
  • Förderung bergab in eine druckbeaufschlagte Leitung: Δz ist negativ, während die Druckhöhe die Gesamtförderhöhe dennoch positiv machen kann.
  • Geschlossener Umwälzkreislauf: Bei gleich hoher Lage der Endpunkte kann sich Δz insgesamt aufheben, die Reibungsverluste bleiben jedoch bestehen.

Bei Brunnen- und Bewässerungsanwendungen ist als maßgebliche Höhe auf der Saugseite der Pumpwasserspiegel zu verwenden, nicht die Bohrtiefe des Brunnens. Addieren Sie anschließend den Höhenunterschied bis zum tatsächlichen Zielpunkt. Für die weitere Auslegung, nachdem die allgemeine Förderhöhenbilanz feststeht, eignet sich der Rechner von BBP zur Auslegung von Tiefbrunnenpumpen besser.

Druckhöhe: Relativdruck umrechnen, ohne jede Flüssigkeit mit Wasser gleichzusetzen

Druckhöhe: Relativdruck umrechnen, ohne jede Flüssigkeit mit Wasser gleichzusetzen

Die Druckhöhe beträgt (p₂ − p₁)/(ρg). Deshalb beeinflussen sowohl die Druckbezugsart als auch die Flüssigkeitsdichte das Ergebnis. Die Differenz zweier Relativdrücke lässt sich bequem berechnen, wenn beide Druckmessstellen auf den Atmosphärendruck bezogen sind. Liegt ein Wert als Absolutdruck und der andere als Relativdruck vor, bringen Sie beide zunächst auf dieselbe Bezugsart, bilden Sie dann die Differenz und rechnen Sie das Ergebnis anschließend in feet oder Meter Flüssigkeitssäule um.

Bei Wasser mit annähernd gewöhnlicher Temperatur entspricht 1 psi (Pfund pro Quadratzoll) ungefähr 2,31 ft Wassersäule. Ein erforderlicher Druckanstieg um 10 psi trägt somit etwa 23,1 ft bei. Für eine Flüssigkeit mit der relativen Dichte SG lautet die übliche Näherungsformel Förderhöhe (ft) = 2,31 × Δp (psi) / SG. Bei SG = 1.20 entsprechen dieselben 10 psi etwa 19,3 ft dieser dichteren Flüssigkeit und nicht 23,1 ft.

DruckänderungWassersäuleFlüssigkeitssäule bei SG 1.20
5 psi11,6 ft9,6 ft
10 psi23,1 ft19,3 ft
20 psi46,2 ft38,5 ft
40 psi92,4 ft77,0 ft

Abgeleitete Werte auf Grundlage von 2,31 ft Wassersäule je psi. North Dakota State University verwendet in ihren Hinweisen zu Bewässerungspumpen dieselbe Umrechnung für Wasser.

Plausibilitätsprüfung der Druckhöhe in SI-Einheiten für Wasser bei etwa 20°C
DruckanstiegWassersäuleFlüssigkeitssäule bei SG 1.20
0,10 MPa10,2 m8,5 m
0,20 MPa20,4 m17,0 m
0,30 MPa30,6 m25,5 m

Die Werte ergeben sich aus h = Δp/(ρg). Verwenden Sie die Dichte der Projektflüssigkeit und nicht den Beispielwert SG 1.20.

Ein positiver Saugdruck verringert den Druckanstieg, den die Pumpe erzeugen muss. Sind beispielsweise p₂ = 30 psig und p₁ = 10 psig, ergibt sich Δp = +20 psi und nicht +40 psi. Ein Vakuum am Endpunkt auf der Saugseite wirkt sich umgekehrt aus. Halten Sie die Messstellen, beide Messwerte und die Subtraktion im Arbeitsblatt fest. Tragen Sie niemals nur den Messwert auf der Druckseite ein.

Geschwindigkeitshöhe: Bedeutung von Rohrdurchmesser und Koeffizient der kinetischen Energie

Geschwindigkeitshöhe: Bedeutung von Rohrdurchmesser und Koeffizient der kinetischen Energie

Die Geschwindigkeitshöhe ist die vorzeichenbehaftete Differenz zwischen den Endpunkten und entspricht nicht immer einem Verlust. Berechnen Sie die Geschwindigkeit (V = Q/A) an beiden Endpunkten, wenden Sie den passenden Korrekturkoeffizienten α für die kinetische Energie an und ziehen Sie den Term auf der Saugseite von dem auf der Druckseite ab. Sind Querschnittsflächen, Geschwindigkeiten und α-Werte gleich, heben sich die Terme auf. Bei einer Rohrverengung oder einem Strahlaustritt kann die Differenz erheblich sein.

Bei 5 ft/s und α = 1 beträgt V²/(2g) etwa 0,39 ft. Bei 10 ft/s sind es etwa 1,55 ft, also das Vierfache, weil die Geschwindigkeit quadriert wird. Ist Endpunkt 1 ein großer Behälter mit vernachlässigbarer Geschwindigkeit und Endpunkt 2 eine Rohrleitung mit 10 ft/s, addiert die Bilanz ungefähr 1,55 ft. Bei zwei identischen Rohrleitungen an den Endpunkten mit jeweils 10 ft/s heben sich die Terme auf.

Bei vielen ingenieurtechnischen Berechnungen voll entwickelter turbulenter Strömung liegt α bei etwa 1. Bei einem voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil in einer kreisförmigen Rohrleitung mit laminarer Strömung erreicht α hingegen 2. Die Korrektur der kinetischen Energie gehört zu derselben Endpunktbilanz, die in den Unterlagen von Purdue University zu Pumpensystemen dokumentiert ist. Das ist wichtig, wenn die Reynolds-Zahl niedrig oder das Geschwindigkeitsprofil am Endpunkt stark ungleichförmig ist. Verwenden Sie den Eingabewert für die Geschwindigkeitshöhe im Rechner erst, wenn die Geschwindigkeiten an den Endpunkten und α außerhalb des Tools bestimmt wurden. Ein häufiger Fehler ist, die Geschwindigkeitshöhe als grundsätzlich vernachlässigbar zu behandeln. Das Risiko steigt bei unterschiedlichen Durchmessern an den Endpunkten, weil derselbe Förderstrom dann unterschiedliche Geschwindigkeiten erzeugt. Halten Sie für die Prüfung beide Enddurchmesser und die Grundlage des Förderstroms fest.

Reibungshöhe: Hauptverluste in Rohrleitungen, Formstücken, Armaturen und Ausrüstung

Reibungshöhe: Hauptverluste in Rohrleitungen, Formstücken, Armaturen und Ausrüstung

Die Reibungshöhe ist der irreversible Anteil der Systemanforderung beim angegebenen Förderstrom. Wenn Messgeräte denselben Widerstand als Druckabfall anzeigen, rechnen Sie diesen Wert vor der Übernahme in das Arbeitsblatt in Flüssigkeitssäule um. Eine getrennte Erfassung der Verluste in geraden Rohrleitungen und der Einzelverluste erleichtert es, die jeweiligen Werte unabhängig voneinander zu aktualisieren, ohne die gesamte Berechnung zu wiederholen. Beide sind in der gewählten Strömungsrichtung nicht negativ und ändern sich mit Förderstrom, Durchmesser, Rauheit, Viskosität, Armaturenstellung und Zustand der Ausrüstung.

Hauptverlust: hmajor = fD(L/D)(V²/2g)

Einzelverlust: hminor = ΣKi(Vi²/2g)

Der Darcy-Reibungsbeiwert fD hängt von der Reynolds-Zahl und der relativen Rauheit ab. Für jeden K-Wert ist die lokale Rohrströmungsgeschwindigkeit am jeweiligen Formstück maßgeblich. Für ein Reduzierstück, einen Schmutzfänger, ein Regelventil, einen Wärmetauscher, eine Düse und ein Rückschlagventil kann jeweils eine andere Bezugsgröße gelten. Häufig wird fälschlicherweise der Reibungsverlust für einen einzigen Förderstrom angesetzt. Da sich Geschwindigkeit und Widerstandsgrundlage ändern, kann die Pumpe bei einem anderen Betriebspunkt unterdimensioniert sein. Dokumentieren Sie zusammen mit dem Verlustwert den Auslegungsförderstrom, die Rohrdaten und die Ventilstellung. Die Lerneinheit zu Rohrleitungsverlusten von Penn State University erläutert den Aufbau nach Darcy-Weisbach und die K-Beiwert-Struktur. Für einen präzisen TDH müssen Druckverluste und Gesamt-Reibungsverluste beim gewünschten Förderstrom berücksichtigt werden, nicht ein Nennförderstrom aus einer anderen Anlagenauslegung. Berechnen Sie die Reibungsverluste anhand der tatsächlichen Rohrlänge und des tatsächlichen Durchmessers sowie jedes Bogens, Ventils und Formstücks; Reibungs- und sonstige Höhenverluste gehen anschließend mit ihrem jeweiligen Vorzeichen in die Bilanz ein. Ändert sich der gewünschte Förderstrom, erhöhen engere Querschnitte die Reibungsverluste. Dadurch kann eine unterdimensionierte Pumpe die zu überwindende Förderhöhe möglicherweise nicht mehr bereitstellen.

Berechnen Sie den Verlust in der geraden Rohrleitung mit dem Rohrreibungsverlust-Rechner von BBP und addieren Sie anschließend die bestätigten Verluste durch Formstücke und Ausrüstung. Unterscheiden Sie zwischen sauberen und verschmutzten Betriebsfällen. Verliert ein Filter im sauberen Zustand 2 ft und am Wechselkriterium 10 ft, verschleiert eine pauschale Angabe von „etwa 5 ft“ beide Fälle. Die Pumpe wirkt dann zwar passend ausgelegt, aber der zugrunde liegende Betriebsfall bleibt unklar.

Rechenbeispiel: Übersicht der TDH-Berechnung in 5 Zeilen

Rechenbeispiel: Übersicht der TDH-Berechnung in 5 Zeilen

Dieses Beispiel zeigt den bergab führenden Transport einer Flüssigkeit, die in einen Druckbehälter gefördert werden muss. Die Berechnung ist keine einfache Addition: Der Höhenunterschied von −10 ft unterstützt den Förderstrom, während der erforderliche Druck und die Leitungsverluste ihm entgegenwirken. Alle angegebenen Werte sind in Fuß der geförderten Flüssigkeit bei einem Auslegungsförderstrom ausgedrückt. Dieses Beispiel ist kein Feldtest von BBP. Nur positive Werte einzusetzen, wäre in diesem Fall falsch: Würde man −10 ft in +10 ft ändern, stiege das Ergebnis von 23,1 ft auf 43,1 ft – eine Überschätzung um etwa 87 % und ein Risiko bei der Pumpenauslegung. Die TDH-Hinweise der Washington State University legen die Vorzeichenkonvention für Höhen- und Druckhöhe zugrunde, die in diesem Rechenbeispiel verwendet wird.

TDH-Berechnung in 5 Zeilen, abgestimmt auf den Referenzvektor des Rechners
AnteilEingabeBegründung
Änderung der statischen Höhe−10,0 ftDer Empfangsbehälter liegt 10 ft unterhalb des Endpunkts an der Quelle
Änderung der Druckhöhe+23,1 ftDruckanstieg für Wasser um 10 psi
Änderung der Geschwindigkeitshöhe0,0 ftDie Terme für die kinetische Energie an den Endpunkten sind gleich
Verlust in geraden Rohrleitungen+8,0 ftErgebnis nach Darcy-Weisbach beim Auslegungsförderstrom
Verlust durch Formstücke und Ausrüstung+2,0 ftSumme der Verluste durch Armaturen und Formstücke
Gesamtförderhöhe23,1 ft−10 + 23.1 + 0 + 8 + 2

Prüfen Sie die Bilanz rückwärts: Die Pumpe liefert 23,1 ft; die Schwerkraft trägt weitere 10 ft bei, weil das Ziel tiefer liegt. Das System verliert 10 ft und baut im Empfangsbehälter insgesamt einen Druck auf, der 23,1 ft entspricht. 23.1 + 10 − 10 − 23.1 = 0. Damit ist die Energiebilanz geschlossen und der Fehler erkennbar, die Höhendifferenz bergab als +10 ft einzutragen.

Prüfen Sie nun die Empfindlichkeit, ohne einen der beiden Endpunkte zu verschieben. Steigt der Förderstrom und nehmen die Gesamtverluste von 10 ft auf 18 ft zu, beträgt der neue Bedarf 31,1 ft. Die festen Terme für Höhe und Druck haben sich nicht geändert, wohl aber der Verlustterm. Deshalb muss der TDH immer zusammen mit dem Auslegungsförderstrom angegeben werden.

Vom TDH zur Anlagenkennlinie und zum Pumpenbetriebspunkt

Vom TDH zur Anlagenkennlinie und zum Pumpenbetriebspunkt

Ein TDH-Wert ist ein Punkt auf der Systemanforderung. Um eine Kreiselpumpe auszuwählen oder zu überprüfen, berechnen Sie die durchflussabhängigen Verluste bei mehreren Förderströmen neu und halten dabei die übrigen festen Terme konstant. Tragen Sie die Gesamtsummen als Anlagenkennlinie auf und vergleichen Sie diese anschließend mit der Pumpenkennlinie des Herstellers, wobei Drehzahl, Laufraddurchmesser, Fluidbasis und Prüfverfahren übereinstimmen müssen. Um den Gesamtförderhöhe-Wert bei mehreren Förderströmen zu berechnen, kennzeichnen Sie jeden Punkt der Anlagenkennlinie mit dem Förderstrom in GPM oder der Projekteinstellung. Die Kennlinie zeigt, wie der TDH den gesamten Energiebedarf bei jedem Betriebszustand der Pumpe abbildet, während eine Änderung der Pumpendrehzahl oder eine variable Drehzahl die Pumpenkennlinie verschiebt, nicht jedoch den festen statischen Term.

„Der Förderstrom, bei dem die Anlage arbeitet, liegt am Schnittpunkt der Anlagenkennlinie mit der Pumpenkennlinie.“

Eine Pumpe, deren veröffentlichte Kennlinie beim erforderlichen Förderstrom 23,1 ft erreicht, kommt hydraulisch infrage. Pumpen, deren Förderhöhe bei geschlossenem Druckstutzen lediglich über 23,1 ft liegt, sind nicht automatisch geeignet. Vergleichen Sie den Betriebspunkt mit Wirkungsgrad, Betriebsbereich, Leistung, Drehzahl, Laufradgröße, minimalem kontinuierlichem stabilen Förderstrom und den Betriebsgrenzen. Der Leitfaden von BBP zu den Ähnlichkeitsgesetzen für Pumpen zeigt, wie sich die Kennlinienlage mit Drehzahl und Durchmesser ändert.

Um sicherzustellen, dass die Pumpe zum Antrieb passt, berechnen Sie die Anforderungen an Wellenleistung und Leistungsaufnahme getrennt mithilfe der Pumpenleistungsformel und bestätigen Sie den angenommenen Wirkungsgrad mit der Pumpenwirkungsgradformel. Förderstrom und TDH beschreiben den hydraulischen Betriebspunkt; sie geben jedoch keine Auskunft darüber, ob die Motorkapazität ausreicht oder ein effizienter Betrieb gewährleistet ist. Halten Sie bei Anlagen mit VFD die variable Frequenz und die vorgegebene Pumpendrehzahl fest. Frequenzumrichter verändern die verfügbare Pumpenkennlinie und den Leistungsbedarf der Pumpe, nicht jedoch den festen Höhenunterschied zwischen den Endpunkten.

Geschlossene Kreisläufe, hochviskose Flüssigkeiten, instationäre Vorgänge und Grenzen der TDH-Berechnung

Geschlossene Kreisläufe, hochviskose Flüssigkeiten, instationäre Vorgänge und Grenzen der TDH-Berechnung

Ein korrekt ausgefülltes TDH-Arbeitsblatt ist bewusst knapp gehalten. Es kann zeigen, dass sich gleiche Endpunkthöhen und -drücke in einem geschlossenen Kreislauf aufheben, während die Reibungsverluste bestehen bleiben. Es kann zeigen, dass sich gleiche Endpunkthöhen und -drücke in einem geschlossenen Kreislauf aufheben, die Reibungsverluste jedoch nicht entfallen. Es weist weder eine ausreichende Saugreserve nach noch korrigiert es eine Pumpenkennlinie aus einem Wassertest hinsichtlich der Viskosität oder sagt Druckstöße voraus. Dieselbe Endpunktmethode lässt sich auf Wasserkreisläufe für Heizung, Lüftung und Klimatisierung anwenden, sofern die Fluideigenschaften und Betriebsfälle definiert sind. Die folgende Matrix hilft Ihnen zu entscheiden, ob Berechnungen in fünf Zeilen ausreichen oder ein Spezialmodell erforderlich ist.

Entscheidungsmatrix nach Systemtyp
FallTDH-BehandlungZusätzliche Prüfung
Offener Behälter → offener BehälterΔz + Geschwindigkeitsänderung + VerlusteMindest- und Höchstfüllstände
Offener Behälter → DruckbehälterPositiven Druckhöhenanteil am Auslassbehälter addierenDruckfälle für Entlastung und Behälter berücksichtigen
Druckbeaufschlagte Ansaugung → offener AuslassDer Saugdruck kann den TDH verringernNiedrigster plausibler Ansaugdruck
Förderung bergabEin negatives Δz kann den TDH verringernSiphonwirkung, Regelung und Mindestdruck
Geschlossener UmwälzkreislaufNetto-Δz kann sich aufheben; Verluste bleiben bestehenFülldruck und Ausdehnungsregelung
Unterschiedliche Durchmesser an den EndpunktenΔ(αV²/2g) beibehaltenGeschwindigkeitsprofil und lokale Verluste
Hochviskose Newtonsche FlüssigkeitReynolds-Zahl und Verluste neu berechnenViskositätskorrigierte Pumpenkennlinie
Feststoffsuspension oder nicht-Newtonsche FlüssigkeitFür die Fünf-Zeilen-Methode ist ein geeignetes Rheologiemodell erforderlichFeststoffe, Rheologie, Leistungsabminderung, Verschleiß
Anlauf oder schnelle ArmaturenbetätigungDer stationäre TDH ist nicht die maximale FörderhöheAnalyse von instationären Vorgängen und Druckstößen

Ein korrektes TDH-Arbeitsblatt weist keine ausreichende Saugreserve nach. Die verfügbare Saughöhe hängt von Saugdruck, Dampfdruck, Temperatur, Höhenlage und Verlusten auf der Saugseite ab. Der Pumpenhersteller gibt die erforderliche Saughöhe für den angegebenen Förderstrom an. Eine Übereinstimmung der Gesamtförderhöhe weist keine ausreichende Saugreserve nach. Nutzen Sie den Leitfaden von BBP zu Pumpenkavitation, um diese Prüfung zu strukturieren. Die Erläuterungen des Hydraulic Institute zur Aktualisierung der ANSI/HI 9.6.1 von 2024 bestätigen, dass die Saugreserve nicht Bestandteil der Berechnung der Gesamtförderhöhe sein sollte. Bei der Wahl der richtigen Pumpe sind außerdem der projektspezifische Leistungsbedarf, ein durch Unsicherheiten begründeter Sicherheitsfaktor und Prüfungen der Saugseite erforderlich, die Kavitation verhindern. Die Gesamtförderhöhe allein stellt keinen optimalen Pumpenbetrieb sicher und weist nicht nach, dass die Pumpe über eine ausreichende Saugreserve verfügen muss; sie gibt lediglich die hydraulische Förderhöhe an, die der gewählte Betriebspunkt erfordert.

Übergabe der Berechnung in vier Bereichen für die Pumpenauswahl

Übergabe der Berechnung in vier Bereichen für die Pumpenauswahl

Berechnungsübergabe in vier Bereichen

Endpunktdiagramm, Betriebsfälle, Belege zu den Komponenten und Annahmen für die Prüfung der Pumpenkennlinie zusammengestellt.

Liegen die Berechnungen als kompakte technische Übergabe statt als einzelne, nicht beschriftete TDH-Zahl vor, verfügt der Lieferant über die nötigen Angaben zur Prüfung des Betriebspunkts. Übermitteln Sie vier Angaben: das Endpunktdiagramm, die Förderstrom- und Fluidfälle, die vorzeichenbehaftete Komponentenaufstellung sowie die Annahmen samt Unsicherheiten. So bleibt der Berechnungsweg nachvollziehbar; die Modellauswahl richtet sich nach verifizierten Leistungskennlinien.

1. Endpunktdiagramm
Standorte, Höhenlagen, Druckbezüge, Rohrinnendurchmesser und gemeinsamer Höhenbezug.
2. Förderstrom- und Fluidfälle
Normaler, minimaler und maximaler Förderstrom; Dichte, Viskosität, Temperatur, Feststoffe und Rheologie.
3. Belege zu den Komponenten
Jeder vorzeichenbehaftete Term, die Methode zur Berechnung der Rohrleitungsverluste, die Armaturenstellung, die Anlagenkennlinie und der saubere beziehungsweise verschmutzte Zustand.
4. Annahmen und Unsicherheiten
α-Werte, Grundlage der Rauheitsannahme, Messdatum, Regel zur Saugreserve und ausgeschlossene Prüfungen zu instationären Vorgängen oder zur Saugseite.

Geben Sie dem Lieferanten abschließend in Ihrer Nachricht die vorgesehene Pumpenkennlinie und den Wirkungsgrad am Betriebspunkt sowie Laufraddurchmesser, Drehzahl, Leistungsaufnahme, Motorleistung, bevorzugten Betriebsbereich, erforderliche positive Zulaufhöhe am Pumpeneintritt und eine gegebenenfalls verfügbare Korrektur für Flüssigkeitsviskosität oder Feststoffgehalt an. BBP bietet hierzu einen Leitfaden für Anfragen zur Beschaffung von Industriepumpen, der auch den umfassenderen Beschaffungsprozess behandelt.

Liegt Ihre Anwendung auf Ebene der Pumpenfamilie, vergleichen Sie den Betriebspunkt mit dem Kreiselpumpen-Produktprogramm oder dem Leitfaden zur Auswahl von normalsaugenden Kreiselpumpen. Weitere Grundlagen bietet der Leitfaden von BBP zu Kreiselpumpen für Wasser. Für schnelle Schätzungen im landwirtschaftlichen Bereich können Sie den TDH-Rechner von BBP verwenden; dieser Artikel beschreibt die allgemeinere, nachvollziehbare Methode.

Möchten Sie eine Prüfung der Pumpenkennlinie vorbereiten?

Übermitteln Sie Ihrem Pumpenlieferanten die Berechnungsübergabe in vier Bereichen mit Ihrem Auslegungsförderstrom, den Fluideigenschaften, den Endpunktbedingungen und der Verlustberechnung. Fügen Sie außerdem die vorgesehene Pumpenkennlinie, den Wirkungsgrad am Betriebspunkt, die Drehzahl, den Laufraddurchmesser, die Leistungsaufnahme, die Motorleistung, den Betriebsbereich, die Angaben zur Saugreserve und gegebenenfalls die verwendete Viskositäts- oder Feststoffkorrektur für den vorgesehenen Einsatz hinzu.

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Häufig gestellte Fragen

Wie berechnet man die dynamische Förderhöhe?

Kurzantwort

Legen Sie zuerst die Endpunkte an der Saug- und Druckseite fest. Berechnen Sie dazwischen die vorzeichenbehafteten Unterschiede bei Höhenlage, Druckhöhe und Geschwindigkeitshöhe. Addieren Sie die Hauptverluste in der Rohrleitung und die Einzelverluste für einen Auslegungsförderstrom. Verwenden Sie durchgehend Fuß oder Meter und halten Sie für jeden vorzeichenbehafteten Term fest, ob er die erforderliche Pumpenförderhöhe erhöht oder verringert.

Wie lautet die Formel zur Berechnung der Gesamtförderhöhe?

Formel

Für eine stationäre, inkompressible Strömung zwischen Endpunkten gilt H = (z₂−z₁) + (p₂−p₁)/(ρg) + (α₂V₂²−α₁V₁²)/(2g) + hHauptverluste + hEinzelverluste. Höhen-, Druck- und kinetische Terme sind vorzeichenbehaftete Differenzen zwischen Druck- und Saugseite. Haupt- und Einzelverluste sind für den gewählten Strömungsweg nicht negativ. Halten Sie Endpunktbezug, Fluideigenschaften und Förderstromfall für alle fünf Terme konsistent.

Wie rechne ich TDH in psi um?

Umrechnung

Bei Wasser nahe der üblichen Umgebungstemperatur entspricht der Druck in psi ungefähr der Förderhöhe in Fuß geteilt durch 2.31. Bei einer anderen Flüssigkeit multiplizieren Sie vor dem Teilen mit dem spezifischen Gewicht: Δp ≈ Förderhöhe × SG / 2.31. Beachten Sie, dass ein lokales Manometer nicht unbedingt die gesamte TDH zwischen den Endpunkten anzeigt, da auch Höhenlage und Geschwindigkeit eine Rolle spielen können.

Hebt sich die statische Förderhöhe in einem geschlossenen Kreislauf auf?

Geschlossener Kreislauf

Sie hebt sich nur dann auf, wenn die gewählten Endpunkte wieder dieselbe Höhenlage und denselben Druckzustand aufweisen. Die Pumpe muss weiterhin die Verluste in Rohrleitungen, Formstücken, Armaturen und Anlagen überwinden. Lokale Steigleitungen können Fülldruck, Entlüftungsbedarf und Mindestdruck beeinflussen, selbst wenn sich die Nettohöhenänderung über den gesamten Kreislauf auf null beläuft. Wählen Sie einen in sich geschlossenen Betrachtungsbereich und prüfen Sie anschließend, dass kein Druckbehälter, Höhenversatz oder offener Auslass unberücksichtigt bleibt.

Ist die Reibungsförderhöhe dasselbe wie die Gesamtförderhöhe?

Unterschied

Nein. Reibung ist ein Bestandteil des TDH; Höhenänderungen zwischen den Endpunkten können ihn erhöhen oder verringern.

Ist die verfügbare Zulaufhöhe NPSH im TDH enthalten?

Prüfung der Saugseite

Nein. Die positive Zulaufhöhe am Pumpeneintritt ist eine separate Prüfung der Saugseite auf Kavitation. Eine abgeschlossene TDH-Berechnung weist nicht nach, dass die verfügbare Saughöhe den erforderlichen Wert der Pumpe bei ausreichender projektspezifischer Reserve für den gewählten Förderstrom und die Fluidtemperatur übersteigt.

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Technischer Hinweis: Die Beispiele sind abgeleitete Veranschaulichungen zur Validierung des Arbeitsblatts. Für die endgültige Pumpenauswahl sind aktuelle Herstellerkennlinien und projektspezifische Prüfungen der hydraulischen, mechanischen und elektrischen Auslegung, der Saugseite, instationärer Vorgänge und Fluideigenschaften heranzuziehen.

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