پمپ
پمپ (PUMP) یا تلمبه چیست؟
پمپ آب یا تلمبه وسیله ای مکانیکی است که برای جابجایی و انتقال انواع مایعات با افزایش فشار، باعث جابجایی مایعات به ارتفاع بالاتر یا حتی پایین تر (حوضچه یا مخزن) میشود.
پمپ در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. پمپ ها از منابع انرژی مختلفی استفاده میکنند که شامل پمپ های با کارکرد دستی، برقی، موتورهای درون سوز و نیروی باد میشوند. پمپ ها دارای اندازه های مختلفی هستند که از سایز میکروسکوپی برای کارهای پزشکی تا پمپ های بزرگ صنعتی را شامل میشود.
پمپ (PUMP) انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور گرفته و به سیال مایعی که در حال عبور از آن است منتقل میکند، در نتیجه انرژی سیال پس از خارج شدن از پمپ افزایش می یابد. از پمپ ها برای انتقال یا جابجایی سیال از یک نقطه به نقطه دیگر در یک سیستم لوله کشی یا هیدرولیک استفاده میشود پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام کاربرد خاصی دارند.
واحد های مهم اندازه گیری در پمپ
یک سری از واژه های فنی و کلیدی را که در صنعت تولید پمپ کاربرد اساسی دارند، به همراه مزایا آنها مورد بررسی قرار خواهیم کرد. تمامی اندازه ها و واحدهای اندازه گیری به شکل فنی بیان میشوند.
دبی (آبدهی)
میزان عبور سیال از یک مقطع در واحد زمان تعریفی از دبی میباشد و آن را با حرف Q نمایش میدهند. اندازه گیری دبی بصورت عمده و بر اساس دو دسته واحد اندازه گیری صورت میپذیرد:
- واحدهای جرمی: میزان عبور توده جرمی سیال در کسر مشخصی از زمان محاسبه میگردد، مانند کیلوگرم در ساعت (Kg/h)
- واحدهای حجمی: میزان عبور توده حجمی از سیال در واحد زمان محاسبه میشود، مانند lit/min (لیتردردقیقه) و m3/s (مترمکعب درثانیه)
بعبارت دیگر به مقدار سیال یا مایعی که در واحد مشخصی از زمان از نقطه ای خاص مانند خروجی پمپ یا سطح مقطع لوله عبور کرده و خارج میشود، دبی یا آدهی گفته میشود که میتواند بر حسب لیتر بر دقیقه، لیتر بر ثانیه یا متر مکعب در هر ساعت محاسبه شود. همچنین بین مقدار سیال عبوری از لوله و مقدار الکتریسیته عبوری از یک سیم تناسب مشابهی وجود دارد. بدین ترتیب که مقدار هد هیدرولیکی برابر با مقدار ولتاژ و انرژی پتانسیل الکتریکی بوده و مقدار جریان هیدرولیکی نیز برابر با مقدار آمپر و جریان الکتریکی میباشد. همانطورکه هر چه سیم انتقال جریان الکتریسیته نازک تر باشد، مقدار جریان عبوری از سیم کاهش می یابد. با کاهش قطر و سطح مقطع لوله انتقال آب، مقدار دبی نیز کاهش می یابد. همانطورکه جهت انتقال جریان الکتریسیته به کابل برق از طریق سیم نیاز به اختلاف ولتاژ داریم، برای انتقال سیال در لوله نیز باید هد خاصی را تعریف کرد. تعیین مقدار هد یکسان در دو طرف یک لوله افقی باعث میشود سیال درون لوله هیچگونه جریانی نداشته باشد. به این علت که همانطورکه کابل برق در برابر عبور جریان الکتریسیته از خود مقاومت نشان میدهد.
هد (ارتفاع) یا فشار پمپ
منظور از هد یعنی یک پمپ تا چه ارتفاعی (در شرایط نرمال و استاندارد) میتواند سیال را تحت فشار بالا ببرد. برای پمپ های آب سانتریفیوژ (حلزونی)، هد یا فشار آب بر حسب متر (m) یا فوت (ft) بیان میشود و برای پمپ های روتاری و جابجایی مثبت فشار پمپ بر حسب بار (bar) و (PSI) و کیلوپاسکال (kpa) بیان میشود.
بعبارت دیگر Head به معنای ارتفاع بوده و به اختلاف سطح اشاره دارد. برای مثال پمپی با مقدار دبی برابر Q در هر ثانیه و با ارتفاع 50 متر قادر است مقدار Q لیتر از سیال را در هر ثانیه به ارتفاع 50 متر پمپاژ کند. مقدار ارتفاع پمپاژ هر پمپ بر اساس قطر پروانه و سرعت گردش موتور پمپ محاسبه میشود و نوع سیال پمپاژ شونده حائز اهمیت نمیباشد. بعبارت دیگر در مثال فوق پمپ قادر است مقدار Q لیتر از سیال پمپاژ شونده اعم از آب صاف، نفت یا جیوه و غیره را به ارتفاع 50 لیتر در هر ثانیه پمپاژ کند و تفاوت تنها در مقدار توان مصرفی پمپ جهت پمپاژ سیالات متفاوت میباشد.
فشار (Pressure)
منظور از مقدار فشار وارد شده بر روی هر واحد از سطح زمین (برای مثال Kg/cm2) و باید دقت داشت که با مقدار ارتفاع اشتباه نشود. درصورت پمپاژ مایعات، مقدار فشاری که مایع بر روی سطح زمین وارد میکند برابر است با حاصل ضرب مقدار ارتفاع پمپاژ در وزن خاص مایع پمپاژ شونده. بهمین منظور حجم چندین کیلومتر هوا بر روی سطح زمین، بر روی سطح دریا تنها فشاری برابر با یک Kg/cm2 تولید میکند یعنی فشاری نزدیک به تقریبا یک اتمسفر. ولی همین مقدار حجم از مایع فشاری برابر با 700 الی 800 برابر فشار هوا تولید میکند، زیرا وزن خاص مایع 700 الی 800 برابر از وزن هوا بیشتر است. بخاطر داشته باشید که مقدار فشار آب با ارتفاع 10 متر، چیزی نزدیک به یک Kg/cm2 میباشد. با نصب یک مانومتر در خروجی پمپ میتوان افزایش فشارهای زیر را اندازه گیری کرد.
جیوه: وزن خاص 40.8 Kg/cm2 = 13.6 * 0.001 *30 * 100 = 13.6 Kg/cm3
آب: وزن خاص 0.3 Kg/cm2 = 00.1*0.001*30*100 = 1.0 Kg/cm3
نفت: وزن خاص 2.1 Kg/cm2 = 00.7*0.001*30*100 = 0.7 Kg/cm3
افت ارتفاع پمپاژ
با عبور سیال از لوله، فیلتر و در اثر اصطکاک با جداره داخلی آنها مقدار جریان سیال و در نتیجه ارتفاع پمپاژ تا حدودی کاهش می یابد که به آن افت ارتفاع گفته میشود. همانند جریان الکتریسیته که با افزایش مقدار جریان (آمپر) افت جریان داخل کابل افزایش پیدا میکند. با افزایش سرعت جریان سیال، افت مقدار جریان و بنابراین افت ارتفاع پمپاژ بیشتر میشود. بنابراین با عبور سیال از لوله ها و فیلترها و شیرهای بیشتر، افت ارتفاع نیز به همان نسبت افزایش پیدا میکند.
جرم مخصوص سیال
منظور از جرم مخصوص سیال یا مایع، وزن آن سیال/مایع در یک واحد اندازه گیری خاص میباشد که معمولا بر اساس واحدهای اندازه گیری Kg/dm3 یا Kg/l سنجیده میشود. قابل ذکر است که هر 1dm3 برابر با 1 لیتر است.
توان خروجی
منظور مقدار توان (انرژی) وارد شده به سیال توسط پمپ، توان خروجی پمپ گفته میشود که به سه عامل دبی، ارتفاع و وزن سیال بستگی دارد. بعنوان مثال توان خروجی پمپ مورد استفاده جهت پمپاژ بنزین بسیار پایین تر از توان خروجی پمپی است که جهت پمپاژ اسید سولفوریک مورد استفاده قرار میگیرد زیرا وزن هر دو سیال متفاوت میباشند. تمامی پمپ ها با کمک الکتروموتور یا موتورهایی که در داخل خود دستگاه نصب شده اند، قادر به پمپاژ سیالات میباشند. قدرت (توان) مورد نیاز پمپ جهت کارکرد و پمپاژ سیالات را توان مصرفی میگویند.
توان مصرفی
منظور توان وارد شده به پمپ توسط موتور و انتقال آن به سیال، توان مصرفی پمپ گفته میشود. بواسطه عواملی همچون اصطکاک سیال با لوله ها یا افت های هیدرولیکی طبیعی در خود دستگاه، همواره توان خروجی پمپ کمتر از توان مصرفی آن بوده که عمدتا کمتر از عدد یک و بصورت درصد محاسبه میشود که به این درصد راندمان پمپ گفته میشود.
راندمان
میتوان با تقسیم توان خروجی پمپ بر توان مصرفی، راندمان پمپ بدست آورد. بعنوان مثال پمپی که دارای راندمان 75 درصدی است، یعنی تنها پمپ درصد از توان مصرفی را برگردانده و 25 درصد آن در اثر اصطکاک سیال با لوله ها و سایر وسایل یا حرارت داخل لوله و دستگاه هدر میرود.
نتیجه هر چه راندمان پمپ بیشتر باشد، مقدار درصد هدر رفت توان مصرفی کمتر است، بنابراین هزینه مصرف انرژی آن کمتر میباشد.
اگر توان خروجی دو پمپ برابر با 1 HP بوده در حالیکه راندمان پمپ اول 50 و دیگری 60 درصد باشد، نتیجه میگیریم که مقدار توان مصرفی مورد نیاز جهت تأمین توان خروجی 1 HP برای پمپ اول 2 HP و برای پمپ دوم تنها 1.67 HP میباشد.
نتیجه مهمترین پارامتر جهت تعیین کیفیت دستگاه و مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی، پارامتر راندمان است.
دسته بندی پمپ ها بر اساس ارتباط بین مقدار دبی و مقدار ارتفاع پمپاژ:
- پمپ هایی با مقدار دبی پایین و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپ های پیستونی و دوار و سانتریفیوژهای کوچک)
- پمپ هایی با مقدار دبی و ارتفاع معمولی (سانتریفیوژها)
- پمپ هایی با دبی و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپ های دارای پروانه های ملخی شکل و Helio Centrifugal)
- موتور سانتریفیوژها یا Heliocentrifugal یا پمپ های دارای پروانه های ملخی شکل بصورت دورانی حرکت کرده و سرعت گردش آن بر حسب دور در دقیقه rpm محاسبه میشود. در این دسته از پمپ ها با تغییر مقدار دبی عمکلرد پمپ تغییر نکرده و ارتفاع پمپاژ ثابت باقی میماند.