پمپ

پمپ چیست؟

پمپ ها در واقع اولین شکل ماشین آلات در مصر باستان بودند. وظیفه آنها انتقال مایع از یک قسمت به قسمت دیگر توسط عمل مکانیکی است. امروزه برای جابجایی و رساندن سیالات از انواع پمپ ها استفاده می شود. در این مطلب درباره پمپ ، انواع و اصول کار با پمپ آب را برای شما توضیح خواهیم داد.

انواع پمپ

انواع پمپ ها به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند. 1. پمپ های دینامیکی و جابجایی مثبت که اشکال زیادی از آنها وجود دارد. پمپ دینامیک انرژی مکانیکی دوار را به شکل سرعت و فشار سیال به انرژی جنبشی منتقل می کند. پمپ های سانتریفیوژ و حلقه مایع انواع پمپ های دینامیکی هستند که از نیروی گریز از مرکز برای انتقال سیال در حال پمپاژ استفاده می کنند. پمپ روتاری لوب نوعی پمپ جابجایی مثبت است که مستقیماً سیال پمپ شده را از ورودی پمپ به خروجی در حجم های مجزا جابجا می کند.

اصطلاحات و نظریه

برای انتخاب پمپ دو نوع داده مورد نیاز است.

داده های محصول/سیال که شامل ویسکوزیته، چگالی/ وزن مخصوص، دما، ویژگی های جریان، فشار بخار و محتوای جامد است.  داده‌های عملکردی که شامل ظرفیت یا سرعت جریان و فشار ورودی/تخلیه/هد است.

سیالات مختلف ویژگی های متفاوتی دارند و معمولاً در شرایط مختلف پمپ می شوند. بنابراین بسیار مهم است که قبل از انتخاب پمپ، اطلاعات مربوط به محصول و عملکرد را بدانید.

داده های سیال

رئولوژی

علم جریان سیال را رئولوژی می نامند و یکی از مهمترین جنبه های آن ویسکوزیته است که در زیر تعریف می شود.

ویسکوزیته

ویسکوزیته سیال را می توان معیاری برای میزان مقاومت سیال در برابر جریان در نظر گرفت، با اصطکاک اجسام جامد قابل مقایسه است و باعث ایجاد نیروی کند کننده می شود. این نیروی کند کننده انرژی جنبشی سیال را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.

سهولت در ریختن یک سیال نشان دهنده ویسکوزیته آن است. به عنوان مثال، روغن سرد دارای گرانروی بالایی است و بسیار آهسته می ریزد، در حالی که آب ویسکوزیته نسبتاً پایینی دارد و به راحتی می ریزد. سیالات با ویسکوزیته بالا به نیروهای برشی بیشتری نسبت به سیالات با ویسکوزیته پایین در نرخ برش معین نیاز دارند. بنابراین نتیجه می گیریم که ویسکوزیته بر میزان اتلاف انرژی در سیال جاری تأثیر می گذارد.

دو پارامتر اصلی ویسکوزیته

1. ویسکوزیته مطلق (یا پویا)
2. ویسکوزیته سینماتیک.

ویسکوزیته مطلق

این معیاری است که نشان می دهد جریان سیال بین دو لایه سیال در حال حرکت چقدر مقاومت دارد. یک مقدار را می توان مستقیماً از یک ویسکومتر چرخشی بدست آورد که نیروی مورد نیاز برای چرخش یک دوک در سیال را اندازه گیری می کند.

اصطحکاک جنبشی

این معیاری است که نشان می دهد جریان سیال تحت تأثیر گرانش چقدر مقاومت دارد. ویسکومترهای سینماتیک معمولاً از نیروی گرانش استفاده می کنند تا سیال را از طریق یک روزنه مدرج جریان دهد و در عین حال جریان آن را زمان بندی می کند.

تغییرات گرانروی با دما

دما می تواند تأثیر قابل توجهی بر ویسکوزیته داشته باشد و رقم ویسکوزیته که برای اهداف انتخاب پمپ بدون دمای سیال ارائه می شود اغلب بی معنی است – ویسکوزیته همیشه باید در دمای پمپاژ ذکر شود. به طور کلی ویسکوزیته با افزایش دما کاهش می یابد و به طور قابل توجهی با کاهش دما افزایش می یابد. در یک سیستم پمپاژ، افزایش دمای یک سیال بسیار ویسکوز برای سهولت جریان می تواند مفید باشد.

سیالات نیوتنی

در برخی از سیالات ویسکوزیته بدون توجه به نیروهای برشی اعمال شده به لایه های سیال ثابت است. این سیالات سیالات نیوتنی نامیده می شوند. در دمای ثابت، ویسکوزیته با تغییر در نرخ برش یا هم زدن ثابت است.

مایعات معمولی عبارتند از: آب، آبجو، هیدروکربن ها، شیر، روغن های معدنی، رزین ها و شربت ها.

سیالات غیر نیوتنی

بیشتر داده های تجربی و آزمایشی برای پمپ ها و سیستم های لوله کشی با استفاده از سیالات نیوتنی در طیف وسیعی از ویسکوزیته توسعه یافته است. با این حال، سیالات زیادی وجود دارند که از این قانون خطی پیروی نمی کنند، این سیالات سیالات غیر نیوتنی نامیده می شوند.

هنگام کار با سیالات غیر نیوتنی، ما از ویسکوزیته موثر برای نشان دادن ویژگی های ویسکوزیته سیال استفاده می کنیم که گویی در آن مجموعه شرایط (سرعت برش، دما) نیوتنی است. سپس این ویسکوزیته موثر در محاسبات، نمودارها، نمودارها و اطلاعات کتاب راهنما استفاده می شود.

انواع سیالات غیر نیوتنی

انواع مختلفی از سیالات غیر نیوتنی وجود دارد که هر کدام ویژگی های متفاوتی دارند. ویسکوزیته موثر در شرایط تنظیم شده بسته به سیال پمپاژ شده متفاوت خواهد بود. این را می توان با نگاه کردن به رفتار سیالات چسبناک با تغییرات نرخ برش به شرح زیر بهتر درک کرد.

مایعات پسودوپلاستیک

ویسکوزیته با افزایش نرخ برش کاهش می یابد، اما ویسکوزیته اولیه ممکن است به حدی باشد که از شروع جریان در یک سیستم پمپاژ معمولی جلوگیری کند.

مزایای پمپ گریز از مرکز چیست؟

پمپ گریز از مرکز، همچنین به عنوان پمپ گریز از مرکز شناخته می شود، به دلیل اصل کار ساده، دقت بالا و هزینه مناسب در سراسر جهان بسیار رایج است. نحوه کار به این صورت است که با افزایش فشار از ورودی به سمت خروجی پمپ باعث حرکت سیال می شوند و تغییر فشار نیز باعث حرکت سیال در سیستم می شود. نیروی حاصل از این فشار توسط یک موتور الکتریکی تامین می شود که در آن یک ملخ چرخان حرکت می کند. نیروی گریز از مرکز باعث افزایش سرعت و انرژی سیال با ورود به مرکز پروانه و خروج از لبه های آن می شود. پمپ های خود گریز از مرکز به پمپ های افقی مجزا، پمپ های خود پرایمینگ، پمپ های مغناطیسی، پمپ های تک مرحله ای و پمپ های دوغاب تقسیم می شوند. البته این تقسیم بندی ممکن است در منابع مختلف کمی متفاوت باشد.

پمپ جابه جایی مثبت

پمپ های رفت و برگشتی در مدل ها مختلفی طبقه بندی می شوند که در ادامه به بررسی برخی از آنها می پردازیم:

مزایای پمپ جابجایی مثبت چیست؟

     می توان از آن برای جریان ثابت استفاده کرد.

     به دلیل توانایی آن در ایجاد فشار بالا می توان از آن برای پمپاژ روغن و سیالات چسبناک استفاده کرد

     این پمپ ها می توانند ترکیبی از جریان کم و فشار بالا را انجام دهند و این ویژگی برای کنترل سیالاتی که دارای جامدات معلق هستند مفید است.

پمپ جریان محوری

این پمپ ها پمپ پروانه ای نیز نامیده می شوند و این پمپ ها بیشتر فشار خود را با رانش یا بلند کردن پره ها روی مایع ایجاد می کنند.این نوع پمپ از پروانه پیچی برای شتاب محوری سیال استفاده می کند. گذرگاه خروجی و پره های راهنما عبارتند از. به گونه ای چیده شده است که فشار مایع را افزایش دهد. از نشتی با آب بند مکانیکی جلوگیری می شود، پمپ محوری در جاهایی که نیاز به آب با کیفیت زیاد در قسمت پایینی است استفاده می شود. این پمپ ها در زهکشی چاله مرطوب، آبیاری کم فشار، و کاربردهای آب طوفان  اشاره می توان کرد.

پمپ گریز از مرکز افقی

پمپ های گریز از مرکز افقی دارای دو پروانه بیشتر هستند که به همین دلیل برای خدماتی مانند پمپاژ استفاده می شود.

انواع پمپ ها

پمپ شناور

پمپ های شناور در زیر سطح مایع و داخل مخزن قرار دارند. پمپ دارای عایق خود خاموش شونده است، بنابراین تعمیر و نگهداری و تعمیر می تواند دشوار باشد. رایج ترین کاربرد پمپ های شناور آب زیرزمینی، انتقال آب باران، آب باران، فاضلاب و غیره است.

سیستم های شیر آتش نشانی 

سیستم پمپ هیدرانت آتش نشانی (Fire hydrant system) برای اطفاء حریق ساختمان و آبیاری محیطی استفاده می شود. از نظر فنی، این سیستم یک پمپ در نظر گرفته نمی شود، بلکه یک سیستم اتوماتیک است.

پمپ دیافراگم

پمپ های دیافراگمی که به پمپ های غشایی نیز معروف هستند، شامل مدل های بادی و مکانیکی می باشند. این پمپ ها از دیافراگم های انعطاف پذیر تشکیل شده اند که برای تولید فشارهای کم و زیاد استفاده می شوند. با برگشت این قسمت، سیال از طریق دریچه وارد محفظه پمپ شده و سپس خارج می شود. از جمله کاربردهای اینگونه پمپ ها می توان به تحویل مواد شیمیایی، تولید مواد غذایی و زهکشی معادن زیرزمینی زغال سنگ اشاره کرد.

پمپ دنده ای

پمپ های دنده ای دارای یک یا دو دسته چرخ دنده هستند که دندانه های هر مجموعه در داخل دیگری قرار دارد. همانطور که پمپ حرکت می کند و دنده ها از هم دور می شوند، شکافی ایجاد می شود که مایع از آن پر می شود. با حرکت چرخشی چرخ دنده ها و سیال محبوس شده در محفظه پمپ، سیال به خروجی پمپ می رسد. پمپ های دنده ای شامل پمپ های دنده ای داخلی و پمپ های دنده ای خارجی می باشد.

پمپ پریستالتیک

پمپ های پریستالتیک که به نام پمپ های لوله ای نیز شناخته می شوند، دارای دبی ثابت هستند و برای اندازه گیری و پمپاژ مایعاتی مانند مواد شیمیایی استفاده می شوند. از کاربردهای این پمپ می توان در صنایع تصفیه آب، صنایع غذایی و شیمیایی نام برد. یکی از مزایای استفاده از این پمپ نگهداری آسان است. اما از نقطه ضعف های آن میتوان به سرعت کم، طول عمر کم و جریان هجومی است که باید در نظر بگیرید.

لوب پمپ

پمپ های لوب مانند پمپ های دنده ای عمل می کنند با این تفاوت که در این پمپ دنده ای با یکدیگر تماس ندارند. دلیل آن مجهز بودن به گیربکس تایمینگ خارجی است. این پمپ دارای مزایای راندمان بالا و مقاومت در برابر خوردگی است و به طور گسترده در گندزدایی و تمیز کردن در زمینه داروسازی استفاده می شود.

پمپ های پیستونی

پمپ پیستونی (Piston Pump) جز پمپ های جابه جای مثبت محسوب می شود و عملکرد آن به گونه ای است که رفت و برگشت مهر و موم فشار قوی با پیستون انجام می شود. از کاربردهای این مدل از پمپ می توان به استفاده از آن در انتقال شکلات، رنگ، شیرینی و… اشاره نمود.