پمپ

پمپ (Pump) 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.

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.

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
 

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.

  • 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 سانتریفوژ (Centrifugal Pumps)

پمپ های سانتریفیوژی پرکاربردترین نوع پمپ آبی در صنعت هستند. به طور متوسط 75 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)

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.