پمپ؟

وسیله ای مکانیکی برای انتقال سیال است که با افزایش فشار در جریان، امکان جابه جایی سیال را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم می آورد. به طور کلی پمپ به دستگاهی گفته می شود که انرﮊی مکانیکی را از یک منبع خارجی اخذ و به سیال مایعی که از آن عبور می کند، انتقال می دهد.

 

پمپ؟

کاربرد پمپ ها در تمامی صنایع به وضوح دیده می شود برای مثال:

  • پمپ کردن آب در سیستم موتورخانه مرکزی ساختمان
  • پمپ کردن آب از یک چاه به بیرون
  • انتقال آب در مسیر لوله کشی شهر
  • پمپ کردن گاز به محل مصرف
  • پمپ  کردن نفت در پالایشگاه ها
  • پمپ کردن فاضلاب برای تصفیه و انتقال به مخازن
  • پمپ کردن سیالات به داخل مخازن تحت فشار برای تراکم آن ها
  • ایجاد دبی درگذر در استخر ها

پمپ یکی از انواع توربو ماشین ها می باشد. با در نظر گرفتن این موضوع که  در پمپ انرژی به سیال داده می شود، می توان پمپ ها را در مجموعه توربو ماشین های توانگیر دسته بندی کرد.

در حالت کلی می توان پمپ را به دو دسته کلی “پمپ های با جاجایی مثبت” و “پمپ های با جابجایی غیر مثبت” تقسیم بندی کرد.

در زیر تقسیم بندی ها را به صورت جزء معرفی می کنیم.

پمپ؟
پمپ؟

پمپ های جاجایی مثبت (Positive Displacement Pump)

در پمپ های جابجایی مثبت سیال از یک سمت کشیده می شود و در پایان هر سیکل از سمت دیگر تخلیه می شود. این پمپ ها برای آب و سیالاتی با ویسکوزیته بالا استفاده می شوند.

پس مشخصه اصلی این پمپ ها پریودیک (دوره ای) بودن عملکرد آن ها می باشد.

باید در نظر داشت که پمپ های با جابجایی مثبت نباید با شیر بسته در بالا دست جریان مواجه شوند، زیرا در تمام پمپ های جابجایی مثبت، مقدار مشخصی از سیال بعد از هر دور حرکت، پمپ می شود. لذا در این پمپ ها اگر مسیر انتقال سیال مسدود شود، فشار فوق العاده بالا رفته و به پمپ آسیب می رسد.

 

پمپ های با جابجایی مثبت را می توان به دو دسته کلی تقسیم بندی کرد:

  1. پمپ های رفت و برگشتی reciprocating
  2. پمپ های دورانی rotary

پمپ های دورانی rotary

در این نوع پمپ ها، جابجایی توسط حرکت دورانی چرخ دنده، میل بادامک و یا پره ها انجام می شود. پمپ های دورانی معمولا در انواع زیر ساخته می شوند:

  • پمپ دنده ای (gear pumps)

پمپ دنده ای با استفاده از چرخ دنده مایعات را جا به جا می کند. آنها یکی از معمول ترین پمپ ها برای افزایش توان هیدرولیکی سیال می باشند.

پمپ های دنده ای دو نوع مختلف دارند پمپ با چرخ دنده خارجی و داخلی. این پمپ ها جا به جایی مثبت بوده بدین معنی که مقدار ثابتی مایع را در هر سیکل جابه جا می کند.

 

پمپ لوب Lobe pump))

این مدل پمپ ها در صنایع مختلف شامل خمیر کاغذ سازی، صنایع شیمیایی، مواد غذایی، زباله، دارویی، بیوتکنولوژی کاربرد دارند. علت کاربرد گوناگون آنها کیفیت بالای بهداشتی، قابلیت اطمینان، مقاوم در برابر خوردگی در محیط های بخار می باشند.

لوب پمپ

  • پمپ پره ای  vane pumps))

پمپ پره ای یک پمپ با جا به جایی مثبت است که شامل پره هایی نصب شده روی روتوری است که درون حفره جای دارد. در بعضی موارد این پره ها طول های مختلفی دارند برای حفظ ارتباط دیوارهایی که پمپ در آن گردش می کند.

استفاده معمول آن ها در پمپ های هیدرولیک فشار بالا و سیستمهای قدرتی و سوپرشارژ می باشد.

  • پمپ های پیش رونده خلاء progressive cavity pumps))

این پمپ ها توسط حفره های گسسته ای که روی یک روتور مارپیچ قرار دارد، سیال را به صورت پیشبردی انتقال می دهند. نرخ جریان حجمی متناسب با سرعت گردش روتور ایجاد می شود. از این رو این پمپ ها برای اندازه گیری مایعات  و پمپاژ سیال ویسکوز مناسب می باشند.

  • پمپ های پیش رس (peripheral pumps)

هنگامی که پمپ روشن می شود چرخ های پمپ، سیال را از قسمت دهانه مکش به خروجی می راند. محفظه مکش بزرگتر از تخلیه است و این عامل باعث افت فشار محفظه مکش شده در نتیجه سیال راحت تر وارد می شود. اما قسمت تخلیه کوچکتر است و این عامل سیال را با شدت بیشتری می راند.

  • پمپ های اسکرو یا پیچوار (screw pumps)  

پمپ اسکرو از نوع پمپ با جا به جایی مثبت است که با استفاده از یک یا چند پیچ سیال را در امتداد محور جابه جا می کند. این روش از زمان قدیم برای صنایع کاریردی، آبیاری و حمل و نقل دانه ها در صنعت کشاورزی استفاده می شده.

 

پمپ رفت و برگشتی

در این نوع از پمپ ها، پیستون درون سیلندر به بالا و پایین حرکت می کند. عملکرد این سیستم به این ترتیب است که در صورت حرکت پیستون به یک سمت، درون سیلندر مکش ایجاد شده و سیال از یک دریچه مکیده می شود. با بازگشت پیستون، این سیال مکیده شده از دریچه دیگری به بیرون رانده می شود. این نوع پمپ ها برای سیالات ویسکوز و روغنی به کار می روند.

پمپ های رفت برگشتی نیز دارای انواع مختلفی است که در زیر به دو نوع آن اشاره شده است:

  • پمپ پیستونی شناور (plunger pumps)
  • پمپ دیافراگمی (diaphragm pumps)

پمپ های پیستونی شناور:

پمپ های پلانگر یا همان پیستونی شناور، توانایی تولید فشار بالایی را دارند. از معایب این نوع از پمپ ها، نیاز همیشگی آن ها به روغن کاری است.

پمپ های پیستونی شناور باید یک نیروی دورانی را به نیروی محوری تبدیل کنند و مانند پیستون ماشین با جابجایی آن میزان مشخص سیال را در هر دور از حرکت پیستون پمپ کنند.

پمپ  پیستونی شناور

پمپ های دیافراگمی:

نوع دیگر پمپ های جابجایی مثبت، پمپ های دیافراگمی می باشند. تفاوت این نوع پمپ با مدل قبلی این است که در آن به جای استفاده از حرکت یک پیستون درون یک سیلندر، از جلو و عقب رفتن یک دیافراگم استفاده می شود. نکته ای که در مورد این پمپ ها مطرح است، قطع و وصل شدن جریان در آنها به واسطه حرکت این دیافراگم است.

 

پمپ های دیافراگمی از انواع پمپ های با جابجایی مثبت می باشند که با استفاده هم زمان از خاصیت رفت و برگشتی یک غشاء پلاستیکی و یک شیر یک طرفه مناسب، سیال را پمپ می کنند.

          توانایی های پمپ دیافراگمی

  • ایجاد فشار مناسب خروجی تا ۱۲۰۰ bar
  • توانایی کار با حداقل روغن کاری
  • توانایی استفاده در ایجاد قلب مصنوعی
  • راندمان بالا تا ۹۷ درصد
  • توانایی کار با سیالات ویسکوز

 

پمپ دورانی

در این نوع پمپ ها جابجایی توسط حرکت دورانی چرخ دنده، میل بادامک و یا پره ها انجام می شود. پمپ های دورانی معمولا در انواع زیر ساخته می شوند:

  • پمپ دنده ای  (gear pumps)
  • Lobe pump))
  • vane pumps))
  • پمپ های پیش رونده خلاء progressive cavity pumps))
  • پمپ های پیش رس (peripheral pumps)
  • پمپ های پیچوار (screw pumps)
Internal gear pump

پمپ دنده ای داخلی

external gear pump

پمپ دنده ای خارجی

Lobe pump

Lobe pump

 

vane pump screw pumps

پمپ های پیچوار

 

پمپ های جاجایی غیر مثبت (non Positive Displacement Pump)

 پمپ های دینامیکی

در پمپ های دینامیکی یا همان جابجایی غیر مثبت، یک پره ی متحرک با حرکت دورانی، انرژی جنبشی را به فشار یا سرعت تبدیل می کند. باید در نظر داشت پمپ با جابجایی منفی نداریم.

پمپ های سانتریفوژ (Centrifugal Pumps)

پمپ های سانتریفیوژی پرکاربردترین نوع پمپ آبی در صنعت هستند. به طور متوسط ۷۵ درصد پمپ های به کار رونده در صنعت از نوع سانتریفیوژ هستند. از آنجا که این پمپ ها همواره مقدار مشخصی از دبی آب را در یک فشار ثابت و در هر موقعیتی تأمین می کنند، پمپ های ایده آلی به شمار می آیند.

این پمپ ها بر اساس تئوری نیروی گریز از مرکز کار می کنند. وقتی پره ی پمپ درون محفظه ی آن دوران می کند، سیال را از مرکز به بیرون هل می دهد. وقتی سیال از مرکز به بیرون هل داده می شود، سیال جایگزین تحت فشار اتمسفر یا فشارهای مصنوعی و بالاتر به سمت مرکز کشیده می شود. سیالی که به بیرون هل داده شده، از طریق مسیر خروجی تخلیه می شود. این سیال فشاری خواهد داشت که مقدار آن را می توان به وسیله گام پروانه پمپ و نیز سرعت دورانی آن محاسبه کرد. همان طور که اشاره شد، این پمپ ها دو عضو اصلی دارند، بدنه و پروانه.

 

مزایای پمپ های سانتریفوژ

  • در دسترس بودن
  • قیمت مناسب
  • طراحی ساده
  • تنوع در جنس پروانه ها
  • هزینه های جاری پایین نسبت به پمپ های دیگر
  • اشغال فضای کم
معایب پمپ های سانتریفوژ

  • نیاز به آب بندی دارند
  • در حالت عادی فشار ها و دبی ها ی بالا را تامین نمی کنند.
  • برای تولید فشار های بالا بسیار گران قیمت هستند (پمپ های طبقاتی)

پمپ های خطی (Axial Flow Pumps)

در پمپ های خطی سیال وارد شده در همان راستایی که وارد پمپ شده است از آن خارج می شود و تغییر زاویه ای در جریان رخ نمی دهد. پمپ های خطی توانایی تولید دبی بالا را در هد پایین دارند.

برای مثال در مصارف کشاورزی برای پمپ کردن آب از رودخانه های جاری به سمت مزارع از این نوع از پمپ ها استفاده می شود که دبی بالایی را در اختیار ما قرار می دهند.

همچنین در نیروگاه ها هم برای تامین آب از رودخانه، دریاچه و مخازن برای تصفیه آن  از این نوع از پمپ استفاده می شود.

به پمپ های خطی، پمپ های پروانه ای نیز می گویند چون در آنها این پروانه ی پمپ است که با گردش خود ایجاد دبی می کند.

 

کاویتاسیون در پمپ

تشکیل و انفجار سریع حباب در سیالات بر اثر نیروهای وارد بر مایع را کاویتاسیون گویند. این حالت زمانی اتفاق می افتد که سیال تحت تغییرات سریع فشار قرار می گیرد که حفره ایجاد شده و سریعا از بین می رود. کاویتاسیون یک علت اصلی سایش در پمپ ها می باشد.

هنگام ورود به مناطق پر فشار حباب های ایجاد شده روی سطح منفجر شده و یک فشار منفی تولید می کند که سطح پمپ دچار تنش های گردشی و در نتیجه باعث خستگی در ماده می شود.

رایج ترین این نمونه ها سایش پروانه پمپ ها هنگامی که یک تغییر ناگهانی در جهت حرکت سیال رخ می دهد. کاویتاسیون معمولا به دو بخش تقسیم می شود.

ساکن و گذرا.

 

محاسبه راندمان و توان پمپ

محاسبه راندمان پمپ (Efficiency):

برای محاسبه پمپ از رابطه زیر استفاده می کنیم:

μv= cμ μ         

که در این رابطه μv   راندمان جبرانی ویسکوزیته، cμ ضریب راندمان ویسکوزیته و μ راندمان اصلی بر اساس منحنی پمپ می باشد.

محاسبه توان پمپ:

برای محاسبه توان در سیستم SI از رابطه زیر استفاده می کنیم:

Pv= qv hv ρv g / (3.6 106  μv)     

که در این رابطه Pv  توان جبرانی برای ویسکوزیته بر حسب (Kw)، ρv  چگالی سیال ویسکوزیته بر حسب (kg/m3 ) می باشد.

برای محاسبه توان در سیستم Imperial از رابطه زیر استفاده می کنیم:

Pv= qv hv SG / (3960 μv)        

که در این رابطه Pv  قدرت جبرانی برای ویسکوزیته بر حسب (bhp) و SG  وزن مخصوص سیال ویسکوزمی باشد.

توضیح تصویر

من حسن اسدپور هستم .مهندس تاسیسات مکانیکی.امید وارم ساعات خوبی را در انجمن تخصصی تاسیسات مکانیک ایران داشته باشید.نظرات شما دوستان عزیز گرمی مطالب سایت ما خواهد بود.

دیدگاهتان را بنویسید

بررسی کنید

تبریک روز مهندس

روز مهندس بر تمامی مهندسان زحمت کش مبارک باد ??? ?مهندسین در مواجه با مساےل و مشکلات پیش ر…