همه چیز در مورد پمپ
پمپ ها
می دانیم که مایعات دارای شکل ثابتی نیستند به همین دلیل برای جابجایی آن ها از روش اختلاف فشار استفاده می شود تا بتوان آن ها را انتقال داد.
که برای این کار از پمپ ها یا تلمبه استفاده می شود.عملیاتی که برای ایجاد اختلاف فشار و جابجایی مایعات مورد استفاده می شود را پمپاژ کویند.
انواع پمپ ها
پمپ گریز از مرکز:
اینگونه پمپ ها داری یک شیر خروجی می باشد که باید بسته باشد زیرا در این موقه باعث ایجاد حداکثر فشار در تلمبه می شود که به آن فشار طراحی گفته می شود.
پمپ ترکیبی:
زمانی که نیاز باشد یک سیال را با جریان بسیار بالا ارسال کنیم چندین پمپ را بصورت سری به همدیگر متصل کرده که به اینگونه پمپ ها پمپ ترکیبی گویند.
پمپ دیاگرامی:
از اینگونه پمپ ها زمانی استفاده می شود که نیاز به ایجاد فشار و سرعت زیاد نباشد و این پمپ ها با استفاده از یک خلاء می توانند سیال را پمپ کنند.
پمپ رفت و برگشتی:
در این پمپ ها برای بالا بردن فشار سیال از حرکت افقی و عمودی استفاده می شود. که مقداری اتلاف انرژی به همراه دارد.
این پمپ ها برخلاف پمپ های گریز از مرکز نباید خروجی پمپ بسته باشد زیرا باعث ایجاد خرابی در پمپ می شود. علاوه بر این ها بستن یک شیر اطمینان در خروجی پمپ لازم است.
پمپ پیستونی:
در این نوع پمپ ها که مانند پمپ های گریز از مرکز دارای یک شیر خروجی است که نباید موقع عمل پمپاژ بسته باشد.
پمپ پلانجری:
این نوع پمپ دارای یک شیر اطمینان است که مانند پمپ پیستونی است ولی اگر قطر فشارنده آن کم باشد به آن پمپ پلانجری گویند.
پمپ گریز از مرکز
هرگاه جسمی به‌سرعت حول محور خود به چرخش در آید، ذرات مرکزی آن جسم در اثر نیروی تولید شده به خارج پرتاب می‌گردند. این نیرو را نیروی گریز از مرکز گویند. پمپهای گریز از مرکز بر اساس این نیرو که در اثر چرخش پروانه بوجود می‌آید، کار می‌کنند. دو قسمت مهم این تلمبه که کار اصلی را انجام می‌دهند، عبارتند از:
پروانه impeller
جداره Casing
مایع پس از رهایی از پروانه ، از مجرایی می‌گذرد که انرژی سرعتی مایع به انرژی فشاری مبدل می‌گردد. به این ترتیب ، فشار مایع هنگام خروج بیش از فشار ورودی آن می‌باشد. اگر سطل پر آبی را با سرعت به دوران در آوریم، مشاهده می‌شود وضعی قرار می‌گیرد که بای آب نمی‌ریزد. اگر در همین حال ، سوراخی در ته طرف ایجاد کنیم، مشاهده می‌شود که آب با سرعت زیاد از سوراخ به بیرون می‌ریزد..
پمپ دوّار
پمپ دوّار ، یک نوع پمپ جابجایی مثبت است که مایع را ممکن است به دو طریق پمپ کند: دورانی خاص و مخلوطی از دوران و نوسان. هر پمپ دوّار به‌طور کلی از یک محفظه ساکن درست شده که در این محفظه یک موتور بوسیله نیروی یک محرک خارجی می‌گردد. حرکت روتور اجرا ، پمپ کننده را به حرکت در می‌آورد. پمپهای دوّار با طرحهای گوناگون و متنوع ساخته شده‌اند که معمولترین آنها عبارتند از:
چرخ دنده داخلی و خارجی ، یک پیچی و چند پیچی ، تیکه‌ای ، پره‌ای نفرشی ، پره‌ای نوسانی ، بادامک پیستونی می‌باشد. این پمپها لازم است با سرعت دورانی زیاد و در حدود 5000 دور در دقیقه و یا بیشتر کار نمایند.
تا اینجا در رابطه با پمپ ها داشتیم به بیان موضوعی در رابطه با پمپ های جابجایی مثب صحبت کردیم برای اینکه این قضیه کمی روشن تر و شفاف تر باشد به شرحی در رابطه با پمپ های جابجایی مثبت و نوع های شبیه به آن می پردازیم.
پمپ های جابجایی مثبت
پمپ دورانی یک نوع پمپ جابه‌جایی مثبت می باشد. به عنوان مثال در هر دور کامل چرخ در یک پمپ چرخ دنده‌ای مقدار معینی از سیال را از ورودی به خروجی منتقل کرده و آن را به سیستم های لوله کشی انتقال می دهد. به همین دلیل از پمپهای چرخ دنده‌ای معمولا برای انتقال سیالها از میان سیستمهایی که دارای یک مسیر جریان کامل از قسمت خروجی به ورودی پمپ می‌باشند، استفاده می‌شود. اگر این مسیر جریان برای مدتی مسدود شود، فشار زیاد ایجاد شده باعث متوقف شدن واحد محرک می‌گردد. پمپ ممکن است خورد شود، یا حداقل اتصالات فلزی سیستم لوله کشی خراب شده و شروع به نشت نمایند.
پمپ چرخ دنده جناقی
این پمپ به خاطر داشتن شکل دندانه چرخ دنده‌اش ، پمپ چرخ دنده جناقی نامیده شده است. دندانه‌های پمپ چرخ دنده‌ای ساده ، مستقیم هستند. بدین دلیل هنگام تخلیه هر چرخ دنده در یک زمان انجام می‌شود. دنده چرخ دنده‌های جناقی کج است. این موضوع باعث روی هم افتادن چرخ دنده‌ها می‌شود. هنگام تخلیه یک چرخ دنده قبل از تکمیل هنگام چرخ دنده دیگر انجام می‌شود، بدین دلیل باعث نرم تر کار کردن جریان در داخل سیستم لوله کشی می‌شود.
پمپ های چرخ دنده حلزونی
بعضی از پمپهای چرخ دنده‌ای باید بتوانند سیال را به هر دو جهت جابه‌جا کنند. بدین معنی که جهت چرخش چرخ دنده‌ها بایستی معکوس شود. چرخش پمپهای چرخ دنده‌ای ساده قابل برگشت (دو طرفه) است، ولی دارای خروجی ضربانی می‌باشند. پمپهای چرخ دنده جناقی دارای خروجی یکنواخت‌تری هستند، ولی جهت چرخش چرخ دنده‌ها قابل برگشت نیست. برای پیشگیری این نقض ، بعضی از پمپهای چرخ دنده‌ای از چرخ دنده حلزونی استفاده می‌کنند. کجی دندانه‌های چرخ دنده حلزونی باعث می شود هنگامه تخلیه یکنواخت برای جریان خروجی آرام تر از پمپ می‌باشد.
هر پمپ دارای سه روتور می‌باشد، یک روتور نیرو دهنده و دو هرز گرد. روتورها درون یک پوسته قرار می گیرند. سیال از طریق دهانه مکشی وارد پمپ می‌شود و از طریق گذرگاههای محفظه به هر دو انتهای روتورها یا جایی که سیال در میان فضای بین پوسته روتور و دندانه‌های روتور نیرو دهنده بار (سیال) پمپاژ شده مورد نیاز را با هرزگردها که بطور ساده برای آب بندی بکار می‌روند، حمل می‌کند. محفظه‌های روتور از یاطاقانهای طوقهای تشکیل شده‌اند. این یاطاقانها روتورها را نگهداری و هدایت کرده و آنها را درگیر می‌کنند.
محفظه روتورها کانالهایی هستند که مایع باید قبل از تخلیه شدن از پمپ از میان آنها بگذرد. برای جلوگیری از نفوذ هوا به داخل پمپ (فشار سیال در طرف مکش پمپ ممکن است کمتر از فشار اتمسفر باشد) شافت روتور نیرو دهنده باید آب بندی شود. شافت روتور هرزگرد مانند میله والو به وسیله پکینگی که توسط گلند در کاسه نمد نگه داشته می‌شود، آب بندی می‌گردد. قسمت انتهای کاسه نمد یک قسمت مجزا می‌باشد. این قطعه یاطاقان طوقهای می‌باشد که بوش آب بندی نامیده می‌شود. بوش آب بندی ، شافت روتور نیرو دهنده را نگه داشته و هدایت می‌کند و نیز برای نفوذ ناپذیری هوا از اطراف شافت به داخل کمک می‌کند.
زمانی که یک مهندس آبیاری(مهندس آب) وارد صنعت می شود باید بتواند با انواع پمپ ها و دستگاه هایی که با آب سروکار داردند کارکند و اطلاعاتی درمورد آنها داشته باشد. به همین دلیل سعی کردم در این پست به توضیحی در مورد یکی از پمپ های بسیار معروف و پر کاربرد در صنعت بپردازم.
پمپ سانتریفوز
در این این نوع پمپ ها سیال ابتدا به مرکز پمپ و نزدیک پره‌ها فرستاده می شود. و از اثر نیروی گریز از مرکز که ناشی از گردش سریع پمپ می‌باشد و انرژی جنشی زیادی بدست آورده و به خارج پرتاب شده و پوسته را از سیال پر کرده. انرژی جنبشی در قسمت های خروجی پمپ به انرژی فشاری تبدیل شده.
حرکت پروانه:
در جهت عمود بر فرو رفتگی پره ها در پمپ ها می باشد. پمپ های سانتریفیوژ از پرکاربردترین پمپ هائی است که در صنعت کاربرد فراوان دارد. مزیت این نوع پمپ ها این است که در اثر گذر حجمی سیال در آنها یکنواخت می‌شود.
پمپ های سانتریفیوژ را بر حسب نوع آن ها به انواع زیر تقسیم بندی می‌کنند:
از نظر وضعیت طبقات که ممکن است یک طبقه و یا چند طبقه باشند.
از نظر مقدار آبدهی و هد که ممکن است بصورت کم ، متوسط و زیاد باشند.
از نظر نوع پروانه ، تعداد تیغه.
اجزای یک پمپ سانتریفوژ
موتور ، که باعث حرکت دورانی محور می گردد.
پوسته جداره
لوله رانش
لوله مکش
محفظه بین پوسته و پروانه
پروانه پمپ شامل پره‌هایی می‌باشد که به نحوی ساخته شده‌اند تا جریان داخل پمپ حتی امکان یکنواخت باشد.
انواع پروانه‌های پمپهای سانتریفوژ
انواع پروانه‌های معمولی
پروانه ممکن است به یک صفحه متصل باشد یا بین دو صفحه قرار داشته باشد یا آزاد باشد. مایع در جهت محور وارد بدنه پمپ می‌شود و سیال ورودی بوسیله پره‌های پروانه دریافت شده و به داخل یک پیچک که مماس بر پمپ می‌باشد تخلیه می‌گردد. آب بندی پمپ های سانتریفوژ مسئله ای بسیار مهمی است که در صورت عدم رعایت آن باعث کاهش راندمان عمل پمپ می‌گردد.
در این قسمت قصد دارم تا درباره انواع پمپ های گریز از مرکز( centrifuge pump ) را مورد بحث و بررسی قرار دهیم.
ابتدا اصول کار اولیه یک پمپ گریز از مرکز را بصورت خیلی مختصر شرح می دهم تا با مفهوم گریز از مرکز آشنایی پیدا کنید.
یک قوطی حلبی را در نظر بگیرید که در آن دو تا تیغه قرار گرفته است که سیال مورد نظر در آن ریخته می شود و این تیغه ها که به دیواره متصل می باشند شروع به حرکت می کنند و موجب ایجاد تلاطم و گردش در آب می شوند که این نیرو را گریز از مرکز گویند. خوب تا اینجا را داشته باشید حال این نیروی ایجاد شده باعث می شود تا سیال به کناره های دیواره ظرف رفته وسپس به سمت جلو یا بالا حرکت کند و این حرکت را گریز از مرکز یعنی خارج شدن از نقطه مرکز را گویند. یک مثال ساده می تواند قضیه را کاملا روشن کند. زمانی که شما می خواهید یک چای را شرین کنید درون آن شکر ریخته و با قاشق هم می زنید اگر خیلی سریع هم بزنید مایع درون لیوان یک شکل خاصی به خود می گیرد که کل مایع تمایل دارد به دور قاشق نزدیک شود که این همان نیروی گریز از مرکز در پمپ های گریز از مرکز می باشد.
انواع پمپ های گریز از مرکز:
پمپ پره مستقیم ( شعاعی)
پمپ تیغه خمیده ( volute )
پمپ مارپیچ
پمپ پره مستقیم:
در این گونه پمپ ها یک مجرای ورودی در مرکز پروانه پمپ قرار گرفته که سیال از طریق آن وارد محفظه می شود در این حین حرکت دورانی سیال موجب ایجاد یک فشار به قطر خارجی پروانه می شود. که باعث ایجاد جریان شده و پروانه را با سرعت و فشار زیادی ترک گفته و از طریق خروجی خارج شده.
پمپ تیغه خمیده ( volute ) :
این نوع پمپ ها علاوه بر قسمت های داخلی که به پره های منحنی شکل مجهز می باشد حتی درپوش آن هم به پره های منحنی شکل مجهز شده. در این گونه پمپ شکل پمپ یک تغییر خاصی دارد که حالت مارپیچ به خود دارد.
زمانی که سیال وارد محفظه پمپ شده پره ها سیال را به تلاطم در آورده اما به فرم مارپیچ این کار انجام می شود. و سیال را به دیواره چسبانده و سپس آن را خارج کرده. همزمان با گردش پروانه آب به دیواره چسبیده می شود و وارد مجرای مارپیچی شده. توجه کنید که فرآیند کار تمامی پمپ های گریز از مرکز یکسان است ولی کمی با هم تفاوت دارند.
پمپ مارپیچ:
این پمپ ها به شکل یک منحنی مارپیچ می باشند که به گرد یک نقطه دوران می کنند و دارای فاصله یکسان و ثابتی می باشند که از مرکز خود دور می شوند. حالت مارپیچ به شکل پوسته داخلی پمپ اطلاق می شود که فرم مارپیچ به خود می گیرد. این شکل پمپ یک مزیت خوب به پمپ می دهد تا بتواند سیال را به راحتی خارج کند. پس نتیجه این می شود که مجرای مارپیچی شکل سیال را جمع کرده و به سمت دریچه خروجی هدایت کرده. یکی دیگر از مزیت های این نوع پمپ ها این است که سرعت در تمامی نقاط پمپ یکسان است ولی در هنگام خروج سرعت کمی کاهش یافته. می دانید که فشار با سرعت رابطه عکس دارد زمانی که سرعت کم شده فشار زیاد شده حال برای اینکه فشار را بیشتر کنند سطح مقطع خروجی پمپ را افزایش داده.
پمپ ها
در قسمت قبل به تفسیر پمپ های گریز از مرکز (Centrifuge Pump ) پرداخته و انواع آن ها را بیان نموده. حال می خواهم در اینجا به توضیح در مورد تقسیم بندی کلی پمپ ها بپردازیم.
پمپ ها را براساس میزان ارسال ارتفاع سیال تقسیم می کنند. که به آن هد پمپ (Pump Head ) گویند.
حال پمپ ها به چند دسته تقسیم می شوند:
پمپ ها تک مرحله ای (Single Stage ):
پمپ های دو مرحله ای:
پمپ های چند مرحله ای:
پمپ ها تک مرحله ای (Single Stage ):
این پمپ ها برای مواردی طراحی شده اند که ارتفاع خروجی آن ها کمتر از 1000 فوت (305 متر) باشد کاربرد دارد. اما مهمترین ایرادی که از این گونه پمپ ها می توان گرفت این است که ارتفاعی که سیال را می تواند پمپ کنند بسیار کم می باشد. این نوع پمپ ها به دو صورت طراحی می شوند:
پمپ های تک مرحله ای ثابت:
پمپ های تک مرحله ای متحرک (Portable ):
پمپ های تک مرحله ای ثابت:
این پمپ برای زمانی است که بخواهیم یک سیال را از یک چاه کم عمق یا مصارف عمومی و کار در منزل مورد استفاده قرار می گیرد.
پمپ های تک مرحله ای قابل حمل:
این پمپ برای موتورهای برقی و گازوئیلی یا بنزینی استفاده می شود. بیشتر شرکت های ساختمانی از این نوع پمپ ها استفاده می کنند زیرا قابلیت حمل به هر نقطه را دارد و برای هر نوع عملیاتی توانایی وقدرت مناسبی دارند.
پمپ های چند مرحله ای:
دیگر در رابطه با پمپ های دو مرحله ای صحبت نمی کنم زیرا ساختاری شبیه به پمپ های چند مرحله ای دارد. این پمپ ها برای زمانی طراحی شده اند که بخواهیم یک سیال را به ارتفاع زیادی پمپاژ نماییم به همین دلیل این پمپ ها با استفاده از ساختاری که برای آن ها طراحی کرده اند مناسب می باشند. در این پمپ ها از یک مرحل های وجود دارد تا 10 و بیشتر به طوری که هر مرحله را می توان یک پمپ تک مرحله ای فرض کرد.
ارسال سیال در این گونه پمپ ها به صورت افزاینده می باشد که ابتدا در مرحله اول سیال ورودی به دوبخش تبدیل شده و میزانی فشار به آن اضافه می شود و سپس در مرحله بعدی باز سیال به دو بخش تقسیم شده و میزان دیگری فشار به ماده ما اضافه شده و باز در مرحله بعدی سیال به اندازه فشار دلخواه رسیده و حال از جمع زدن کل این مراحل عدد 8 بدست می آید که پمپ 8 مرحله ای نامیده می شود و این طریقه محاسبه و کارکرد پمپ های چند مرحله ای بود که به صورت خلاصه توضیح دادم.
