در این مطلب قصد داریم شما را با اصول اولیه پمپ ها آشنا کنیم. تا انتها همراه ما باشید.
توربوماشین ها:
توربوماشین، ماشینی است که با استفاده از یک حرکت چرخشی پیوسته با سیالی که از آن عبور می کند مبادله انرژی می نماید.
تقسیم بندی توربو ماشین ها:
الف ) دادن یا گرفتن انرژی:
- انرژی دهنده مثل کمپرسور، پمپ
- انرژی گیرنده مثل توربین گازی یا آبی
ب ) نوع جریان :
- جریان تراکم پذیر(کمپرسور، توربین گازی )
- جریان غیرقابل تراکم (پمپ، توربین آبی )
ج ) مسیرحرکت سیال درداخل ماشین :
- توربوماشین جریان شعاعی : ورود وخروج سیال در امتداد اختلاف دارند مانند توربین فرانسیس یا پمپ گریز از مرکز
- توربو ماشین جریان محوری : ورود و خروج سیال در امتداد محور ماشین است مانندتوربین کاپلان یا پمپ ملخی
- توربوماشین جریان مختلط : مؤلفه خروجی سیال هم درامتداد محور هم درامتداد شعاع آن مؤلفه دارد.
د ) درجه عکس العمل :
- ماشین با عکس العمل : فشار سیال در ورود و خروج از ماشین تغییر می کند مانند توربین بخار، پمپها
- ماشین بدون عکس العمل (ضربه ای) : فشار سیال در ورود و خروج از ماشین تغییر نمی کند مانند توربین پلتون
ه ) مقدار سلول یا طبقات :
- ماشین یک طبقه : فقط یک روتو استاتوردارد
- ماشین چند طبقه : دارای چندین روتورواستاتور به تعداد طبقات دارا می باشد.
بطور خلاصه کاربرد وسیع توربو ماشین ها به دلیل مزایای زیراست :
- انتقال قدرت بالادرحجم و وزن کم در مقایسه با سایر ماشین ها
- داشتن بازده بالا
- عدم نیاز به تبدیل حرکت رفت و برگشتن به دورانی
- قیمت ارزان ماشین نسبت به قدرت مفید تولیدی
- دایمی بودن تبادل انرژی بین ماشین و سیال
پمپ ها
پمپ ها که نوعی توربوماشین می باشد برای انتقالی مایعات از یک ناحیه کم فشار به ناحیه پرفشاربه کارمی روند.
شکل(2‑1) استفاده از پمپ
در این سیستم بدون استفاده از یک پمپ، مایع به علت اختلاف فشار در جهت عکس حرکت خواهد کرد. پمپ ها همچنین برای انتقال مایعات از یک سطح کم ارتفاع به یک سطح مرتفع مورد استفاده قرارمی گیرد. از دیگر موارد استفاده پمپ ها میتوان به انتقال مایع ا ز یک مکان به مکان دیگر و نیز شتاب دادن مایعات در لوله ها اشاره کرد.
نحوه کار پمپ ها
ابتدا سیال در لوله و نازل مکش پمپ جریان می یابد،سیال هنگام ورود به پمپ ها باید دارای انرژی کافی باشد تا پمپ بتواند با انرژی حاصل از آن راه اندازی شود در غیر اینصورت پمپ توان لازم برای مکش را نخواهد داشت.در پمپ های گریز از مرکز سیال هنگام ورود به نازل مکشی باید دارای انرژی کافی باشد زیرا این نوع پمپ ها می توانند سیال را به داخل محفظه پمپ کشیده یا آنرا بمکند. اجزاء اصلی پمپ گریز از مرکز محفظه حلزونی وچرخ می باشد.
پره که مستقیماً به شفت متصل شده است به وسیله موتوریا گردانند ه (پرس،پولی و….) راه اندازی شده می چرخد سپس سیال وارد چشم پره شده و بین تیغه های پره گیر می افتد تیغه ها سیال را محصور کرده و سرعت خودرا درحین حرکت سیال از چشم پره به سمت قطر خارجی پره به آن منتقل می کند، هنگامی که سیال شتاب می گردد ناحیه ای کم فشار در چشم پره ایجاد می شود (مطابق با اصل برنولی، با افزایش سرعت، فشارکاهش می یابد) لذا این دلیل دیگری بر وجود انرژی کافی درمایع هنگام ورود به پمپ می باشد. سیال از قطر خارجی پره با سرعت زیاد خارج شده و به سرعت به طرف دیواره محفظه حلزونی پرتاب می شود دراین حین سرعت گریز از مرکز سیال یکباره متوقف شده و به فشارتبدیل می شود (اصل برنولی معکوس خواهد شد) اینجا به خاطر چرخش موتور سرعت دورانی نیز خواهیم داشت.
سیال از سمت زبانه، کنار محفظه داخلی، وارد کانال خروجی (بامقطع متغیر درحال افزایش) می شود. با افزایش قطر سرعت دورانی کاهش یافته و انرژی و فشارسیال به تدریج افزایش می یابد (دوباره، اصل برنولی) اکنون سیال با خروج از پمپ در فشارتخلیه می تواند بر مقاومت سیستم غلبه کند. ولی جریان، سرعت و یا هد پمپ اغلب تحت تأثیر سرعت گرداننده و ارتفاع تیغه ها ی پره می باشد.
طبقه بندی پمپ ها
دردیاگرام زیر دو خانواده اصلی از پمپ ها رامی بینیم، پمپ های انرژی جنبشی پمپ های جابه جایی مثبت. البته میتوان این دو خانواده را به گروه های کوچکتری از لحاظ سرویس های ویژه ای که ارائه می دهند تقسیم بندی کرد. لازم به ذکراست که پمپ های خانواده و اصولاً تمامی پمپ هادارای عملکرد یکسانی هستند که عبارت از افزودن انرژی درمایع، حرکت آن در طول لوله و افزایش فشارمی باشد بدون تردید هر پمپ این کارها را به گونه ای متفاوت انجام می دهد.
شکل( 2‑2 ) خانواده پمپ ها
پمپ های جابه جایی مثبت
پمپ ها ی جابجایی مثبت با انبساط و پس انقباض حفره ها، یافضاویامرز متحرک درداخل پمپ،کارانجام می دهد.دراین پمپ ها سیال ابتدا داخل محفظه پمپ گیر افتاده و پس تانازل تخلیه منتقل می شود. داخل پمپ با انبساط حفره، ناحیه ای کم فشار یا خلاء ایجاد شده که باعث ورود مایع به نازل مکش میشود. باگیرافتادن و انتقال مایع به سمت نازل تخلیه حفره نیز منقبض می شود. پس با این حساب درمی یابیم که فضای موجود درداخل پمپ ثابت بوده و از لحاظ نظری می توان گفت این پمپ ها یک ماشین حجم ثابت باسیکل رفت و برگشتی هستند.
پمپ های گریز از مرکز
پمپ های گریز از مرکز عملکردی مشابه پمپ های جابجایی مثبت دارند اما به گونه ای دیگر کار می کنند. این پمپ ها ابتدا باشتاب دادن و پس کاهش سرعت سیال داخل خود تولید فشار می کنند. دراین پمپ ها سیال ابتدا وان نازل مکش شده وبه سمت چشم پره حرکت کرده و بین تیغه ها ی پره گیرمی افتد. پره باسرعت معادل گرداننده پمپ می چرخد سیالی راکه از چشم پره در طول تیغه در جهت قطر خارجی پره درحال حرکت است بطورناگهانی شتاب می دهد و سرعت سیال یکباره افزایش می یابد.
طبق اصل برنولی با افزایش سرعت، فشار کاهش یافته و درواقع ناحیه ای کم فشار در چشم پره ایجاد می شود. دراین حین سیال از قطر خارجی پره جداشده و باشتاب به سمت دیواره داخلی محفظه پرتاب می شود. سیال باوارد شدن به کانال خروجی محفظه به طورناگهانی متوقف میشود وساکن می گردد. طبق اصل برنولی با توقف لحظه ای جریان وکاهش سرعت، فشار افزایش یافته و سرعت به هد یا فشار قابل دسترس درنازل تخلیه تبدیل می شود. یک پمپ گریزازمرکز را دستگاه فشار ثابت یا هد ثابت نیز می توان نامید زیرا دراین پمپ ها قطر و سرعت موتور تقریباً ثابت است.
تیپ پمپ ها
- تیپ پمپ:
این نوع پمپ دو تکه سرمکش عمودی به صورت گسترده ای درفرایندهای شیمیایی مورد استفاده قرارمی گیرد. کلمه مخفف مؤسسه استاندارد های آمریکا می باشد که قبلاً یااستاندارد های داوطلبانه آمریکایی نامیده می شود.
- این پمپ مناسب ترین برای استفاده از صنایع و فرآیندهای شیمیایی است.
- پمپ بصورت یک طبقه،سرمکش و تعویض سریع می باشد.
- جنس های بکاررفته درساخت آن متنوع است.
- انواع پره های متفاوت، بدون آن قابل طراحی است.
- تیپ پمپ های:
این پمپ ها بطوری گسترده درصنایع نفت مورد استفاده قرارمی گیرند.طراحی آن مشابه پمپ های و تااندازه ای متفاوت با ان بوده وبرای مایعات غیر خورنده که دارای دما وفشاربالایی هستند طراحی شده است همچنین این پمپ دارای پره های بسته با سوراخ های تنظیم است.
- مطابق با استاندارد هستند.
- طراحی شده درشرایط کارسنگین (تحمل کرنش اضافی، دما و فشاربالا)
- دارای ساختاریک طبقه، سرمکشی و تعویض سریع
- طراحی شده برای دما های بالا (با لای)
- میزان کرنش لوله و انبساط حرارتی واپیچش حداقل است.
- دارای پره بسته با سوراخ تنظیم است
- سوراخ های تنظیم تعبیه شده از فشار برکاسه نمد کاسته و بارخودی راتنظیم می کنند.
تیپ های دیگری از قبیل پمپ های عمودی یا پمپ های غیر فلزی و پمپ ها ی محرک مغناطیسی نیز وجود دارند.
