Különböző veszteségek a szivattyúban és a szivattyú hatékonyságában
A mechanikus energia folyékony energiává történő átalakításának folyamatában a szivattyút különféle veszteségek kísérik, és ezeket a veszteségeket a megfelelő hatékonyság képviseli.
Az alábbiakban ismertetjük a szivattyúban bemenő és kimeneti energiamennyiséget a szivattyú energiaátadási folyamata szerint.
1. Mechanikai veszteség és mechanikai hatékonyság
A fő hajtóműtől a szivattyú tengelyére továbbított hatékonyságot (tengelyteljesítmény) először a csapágyak és tömítések súrlódási veszteségeinek kiküszöbölésére kell felhasználni. A fennmaradó tengelyteljesítményt arra használják, hogy a járókerék forogjon. A járókerék nem minden mechanikus energiáját továbbítja a járókeréken áthaladó folyadékhoz. Ennek egy részét a járókerék elülső és hátsó burkolatának felülete és a ház (szivattyúüreg) közötti súrlódás kiküszöbölésére használják fel.
A fent említett csapágy veszteségteljesítmény (Pm1), tömítés veszteségteljesítmény (Pm2) és a tárcsa súrlódási veszteségteljesítményének (Pm3) összegét mechanikus veszteségnek nevezzük, és nagyságát a mechanikai hatékonyság ηm-ben fejezzük ki. A tengely teljesítménye fennmaradó teljesítménye mínusz a mechanikus veszteség teljesítménye felhasználásra kerül a járókereken áthaladó folyadékon. A mechanikai hatékonyság a bemenő hidraulikus teljesítmény tengelyteljesítményének aránya, azaz
ηm = P '/ P
2. Térfogatveszteség és hatékonyság
A bemenő hidraulikus teljesítményt a járókereken áthaladó folyadékkal kapcsolatos munka elvégzéséhez használják, tehát a folyadék nyomása a járókerék vízkivezetésénél nagyobb, mint a bemeneti nyomás. A kimeneti és a bemeneti nyomáskülönbség miatt a folyadék egy része áthalad a szivattyú üregéből a járókerék tömítőgyűrűjének (nyílásgyűrű) résén keresztül a járókerék bemeneti nyílásába. Ilyen módon a Qt áramlási sebességet (más néven a szivattyú elméleti áramlási sebességének nevezik) a járókeréken nem juttatják el teljesen a szivattyú kimenetéhez. A folyadék szivárgásának q része a járókerékből származó energiát fogyasztja a szivárgó áramlási folyamat során, azaz a nagynyomású (kilépési nyomás) folyadékból alacsony nyomású (belépő nyomás) folyadék lesz. Ezért a térfogatveszteség lényege az energiaveszteség is, és a térfogatveszteség nagyságát a ηv térfogathatékonysággal számolják. A térfogathatékonyság a folyadék teljesítményének (a tényleges áramlási sebesség Q) aránya a járókeréken keresztüli szivárgás és a folyadék teljesítményének (bemeneti hidraulikus teljesítmény) (Q elméleti áramlási sebesség) a járókeréken keresztül arányában.
Az egyfokozatú szivattyúk szivárgása főként a tömítőgyűrűn történik. A többlépcsős szivattyúkon kívül léteznek szivárgások is. Ezenkívül a szivattyú térfogatveszteségénél a tengelyirányú erőszivattyú, a tömítőszerkezet stb. Szivárgását is figyelembe kell venni.
3. Hidraulikus veszteség és hidraulikus hatékonyság
A tényleges folyadék által a járókerékből a (szivárgást eltávolító) energiát (Ht) szintén nem szállítják teljesen ki, mert a folyadék hidraulikus súrlódási veszteségekkel jár a szivattyú túlfolyó részének (a csatorna a szivattyú bemenete a kimeneti nyílásba) (út menti ellenállás) és hidraulikus veszteség (helyi ellenállás), amelyet ütések, leeresztés, sebességirány és méretváltozás stb. okoznak, ezáltal az energia egy részét fogyasztva. A folyadék tömegére eső energiát a szivattyú áramlásában elvesztett energiának nevezzük a szivattyú hidraulikus veszteségének, amelyet h-ban fejeznek ki. A hidraulikus veszteség miatt a szivattyún keresztül a folyadék egységsúlya által hozzáadott energia (H) kevesebb, mint a járókerék által a folyadék egységsúlyához továbbított energia (Ht), azaz H = Ht-h. A szivattyú hidraulikus veszteségének nagyságát a szivattyú hidraulikus hatékonysága ηh-rel mérik. A hidraulikus hatékonyság a hidraulikusan vesztett folyadék és a nem-hidraulikus folyadék teljesítményének aránya.
A szivattyúban fellépő különféle veszteségek összegét a teljes hatékonysággal fejezik ki (szivattyú hatékonyságának nevezik). A teljes hatékonyság a PUt tényleges kimeneti teljesítmény és a bemeneti teljesítmény (tengelyteljesítmény) aránya.
A szivattyú teljes hatékonysága megegyezik a mechanikai hatékonyság, a térfogat-hatékonyság és a hidraulikus hatékonyság eredményével.