Rôzne straty v účinnosti čerpadla a účinnosti
V procese premeny mechanickej energie na kvapalnú energiu je čerpadlo sprevádzané rôznymi stratami a tieto straty sú reprezentované zodpovedajúcou účinnosťou.
Nasledujúci text opisuje vstup a výstup energie v čerpadle podľa procesu prenosu energie v čerpadle.
1. Mechanická strata a mechanická účinnosť
Účinnosť (sila hriadeľa) prenášaná z hlavného pohonu na hriadeľ čerpadla sa musí najskôr vynaložiť na prekonanie trecích strát ložísk a tesnení. Zostávajúca sila hriadeľa sa používa na poháňanie rotácie obežného kolesa. Nie všetka mechanická energia obežného kolesa sa však prenáša na kvapalinu prechádzajúcu cez obežné koleso. Jeho časť je spotrebovaná na prekonanie trenia medzi povrchom predného a zadného krycieho povrchu obežného kolesa a krytu (dutina čerpadla).
Súčet vyššie uvedeného stratového výkonu ložiska (Pm1), stratového výkonu tesnenia (Pm2) a stratového trecieho výkonu disku (Pm3) sa nazýva mechanická strata pm a jeho veľkosť sa vyjadruje mechanickou účinnosťou ηm. Zostávajúca sila hriadeľovej sily mínus mechanická stratová sila sa používa na vykonanie práce na kvapaline prechádzajúcej cez obežné koleso. Mechanická účinnosť je pomer sily hriadeľa vstupnej hydraulickej sily, to znamená,
ηm = P '/ P
2. Strata objemu a účinnosť objemu
Vstupná hydraulická sila sa používa na vykonávanie práce na tekutine prechádzajúcej cez obežné koleso, takže tlak kvapaliny na výstupe vody z obežného kolesa je vyšší ako vstupný tlak. Tlakový rozdiel medzi výstupom a vstupom tvorí časť kvapaliny, ktorá prechádza prúdom obežného kolesa z dutiny čerpadla cez medzeru tesniaceho krúžku obežného kolesa (otvorový krúžok) k vstupu obežného kolesa. Týmto spôsobom nie je prietok Qt (známy tiež ako teoretický prietok čerpadla) cez obežné koleso dodávaný do výstupu čerpadla úplne. Únik q časti kvapaliny spotrebúva energiu získanú z obežného kolesa v procese unikajúceho toku, to znamená, že z vysokotlakovej (výstupný) kvapaliny sa stáva nízkotlaková (vstupný tlak) kvapalina. Preto podstatou straty objemu je aj strata energie a veľkosť straty objemu sa vypočíta pomocou objemovej účinnosti ηv. Objemová účinnosť je pomer výkonu kvapaliny (skutočný prietok Q) po odstránení úniku cez obežné koleso k výkonu (vstupný hydraulický výkon) kvapaliny (teoretický prietok Q) cez obežné koleso.
K úniku jednostupňových čerpadiel dochádza najmä na tesniacom krúžku. Okrem viacstupňových čerpadiel dochádza aj k medzistupňovým únikom. Okrem toho by do straty objemu čerpadla malo patriť aj únik zariadenia na vyrovnávanie axiálnej sily čerpadla, tesniaceho zariadenia atď.
3. Hydraulické straty a hydraulická účinnosť
Energia (Ht), prijatá z obežného kolesa účinnou kvapalinou (odstránenie netesností) cez obežné koleso, nie je tiež celkom transportovaná von, pretože kvapalina je sprevádzaná hydraulickými stratami trenia v prúde prepadovej časti čerpadla (kanál z vstup čerpadla do výstupu) (pozdĺžny odpor) a hydraulické straty (miestny odpor) spôsobené nárazom, odtokom, zmenou smeru otáčok a zmenou veľkosti atď., čím sa spotrebuje časť energie. Strata energie na jednotku hmotnosti kvapaliny v prúde čerpadla sa nazýva hydraulická strata čerpadla, ktorá sa vyjadruje v h. V dôsledku hydraulických strát je energia (H) pridaná jednotkovou hmotnosťou kvapaliny cez čerpadlo menšia ako energia (Ht) prenášaná obežným kolesom na jednotkovú hmotnosť kvapaliny, tj H = Ht-h. Veľkosť hydraulickej straty čerpadla sa meria pomocou hydraulickej účinnosti ηh čerpadla. Hydraulická účinnosť je pomer sily hydraulicky stratenej kvapaliny k výkonu nehydraulickej kvapaliny.
Súčet rôznych strát v pumpe je vyjadrený celkovou účinnosťou (označovanou ako účinnosť pumpy). Celková účinnosť je pomer efektívneho výstupného výkonu PUt k vstupnému výkonu (výkon hriadeľa) Pa.
Celková účinnosť čerpadla sa rovná súčinu mechanickej účinnosti, objemovej účinnosti a hydraulickej účinnosti.