Različne izgube v črpalki in učinkovitosti črpalke
V procesu pretvorbe mehanske energije v tekočo energijo črpalko spremljajo različne izgube, te izgube pa so predstavljene z ustreznim izkoristkom.
V nadaljevanju je opisan vnos in izhod energije v črpalki glede na postopek prenosa energije v črpalki.
1. Mehanska izguba in mehanska učinkovitost
Učinkovitost (moč gredi), ki se prenaša od glavnega premikača na gred črpalke, je treba najprej porabiti za premagovanje izgub zaradi trenja ležajev in tesnil. Preostala moč gredi se uporablja za pogon rotorja, da se vrti. Vendar se vsa mehanska energija propelerja ne prenaša na tekočino, ki gre skozi rotor. Del tega porabimo za premagovanje trenja med površino prednje in zadnje pokrovne površine propelerja in ohišja (votlina črpalke).
Seštevek zgoraj izgubljene moči ležaja (Pm1), izgube moči tesnila (Pm2) in izgube zaradi trenja diska (Pm3) se imenuje mehanska izguba pm, njegova velikost pa je izražena z mehanskim izkoristkom ηm. Preostala moč moči gredi, zmanjšana za mehansko izgubo, se uporablja za delo na tekočini, ki prehaja skozi rotor. Mehanski izkoristek je razmerje moči gredi vhodne hidravlične moči, tj.
ηm = P '/ P
2. Izguba volumna in izkoristek volumna
Vhodna hidravlična moč se uporablja za opravljanje dela na tekočini, ki prehaja skozi rotor, zato je tlak tekočine na izhodu iz rotorja višji od vstopnega tlaka. Razlika tlaka med odtokom in dovodom tvori del tekočine, ki prehaja skozi tok rotorja iz votline črpalke skozi režo tesnilnega obroča rotorja (odprtina obroča) do vhoda v rotor. Na ta način pretok Qt (znan tudi kot teoretični pretok črpalke) skozi rotor ni v celoti dostavljen v izpust črpalke. Del tekočine q tekočine porabi energijo, pridobljeno iz rotorja v procesu uhajanja, torej iz tekočine z visokim tlakom (izhodni tlak) postane tekočina z nizkim tlakom (vstopni tlak). Zato je bistvo izgube prostornine tudi izguba energije, velikost izgube prostornine pa izračunamo z izkoristkom volumna ηv. Volumetrični izkoristek je razmerje moči tekočine (dejanski pretok Q) po odstranjevanju puščanja skozi rotor in moči (vhodna hidravlična moč) tekočine (teoretični pretok Q) skozi rotor.
Puščanje enostopenjskih črpalk se pojavi predvsem na tesnilnem obroču. Poleg večstopenjskih črpalk obstajajo tudi medstopenjske puščanje. Poleg tega morajo v izgubo volumna črpalke vključiti tudi puščanje naprave za osno silo črpalke, tesnilne naprave itd.
3. izguba hidravlike in učinkovitost hidravlike
Tudi energija (Ht), ki jo dobijo iz tekača učinkovita tekočina (odstranjevanje puščanja) skozi rotor, se tudi ne prenese popolnoma, ker tekočino spremljajo izgube zaradi hidravličnega trenja v toku pretočnega dela črpalke (kanal iz dovod črpalke do izhoda) (odpornost vzdolž poti) in hidravlične izgube (lokalni odpor), ki nastanejo zaradi udarcev, izklopa, spremembe hitrosti in spremembe velikosti itd., s čimer se porabi del energije. Izgubljena energija na enoto teže tekočine v pretoku črpalke se imenuje hidravlična izguba črpalke, ki je izražena s h. Zaradi hidravlične izgube je energija (H), dodana enoti teže tekočine skozi črpalko, manjša od energije (Ht), ki jo rotor prenaša na enotno maso tekočine, to je H = Ht-h. Velikost hidravlične izgube črpalke se meri s hidravličnim izkoristkom ηh črpalke. Hidravlični izkoristek je razmerje med močjo hidravlično izgubljene tekočine in močjo nehidravlične tekočine.
Vsota različnih izgub v črpalki je izražena s skupno učinkovitostjo (imenovano učinkovitost črpalke). Skupni izkoristek je razmerje med efektivno izhodno močjo PUt in vhodno močjo (moč gredi) Pa.
Skupna učinkovitost črpalke je enaka proizvodu mehanske učinkovitosti, volumetrične učinkovitosti in hidravlične učinkovitosti.