پمپ آب چیست؟

تلمبه یا پمپ آب وسیله ایی است مکانیکی برای جابجایی و انتقال انواع مایعات که با افرایش فشار، باعث جابجایی مایعات به ارتفاع بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین تر (حوضچه و یا مخزن) می شود. پمپ ها در صنایع مختلف کاربردهای مختلف و فراوانی دارند. پمپ ها از منابع انرژی مختلفی استفاده می کنند که شامل پمپ ها با کارکرد دستی، برقی، موتورهای درون سوز و نیروی باد می شود پمپ ها دارای اندازه های مختلفی هستند که از سایز میکروسکوپی برای کارهای پزشکی تا پمپ های بزرگ صنعتی را شامل می شود.

به عبراتی دیگر، پمپ انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور گرفته و به سیال مایعی که در حال عبور از آن است منتقل می کند. در نتیجه انرژی سیال پس از خارج شدن از پمپ افزایش می یابد. از پمپ ها برای انتقال و یا جابجایی سیال از یک نقطه به نقطه دیگر در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می شود پمپ ها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام کاربرد خاصی دارند.

واحد های اندازه گیری در پمپ

در ادامه، یک سری از واژه های فنی و کلیدی را که در صنعت تولید پمپ کاربرد اساسی دارند، به همراه معانی آنها مورد بررسی قرار خواهیم داد. تمامی اندازه ها و واحدهای اندازه گیری به شکل فنی بیان شده اند.

دبی

میزان عبور سیال از یک مقطع در واحد زمان تعریفی از دبی می باشد و معمولا آن را با Q نمایش می دهند. اندازه گیری دبی بصورت عمده و بر اساس دو دسته واحد اندازه گیری صورت می پذیرد:

• واحدهای جرمی: میزان عبور توده جرمی سیال در کسر مشخصی از زمان محاسبه می گردد مانند Kg/h

• واحدهای حجمی: میزان عبور توده حجمی از سیال در واحد زمان محاسبه می شود مانند lit/min (لیتر در دقیقه) و m3/s (متر مکعب در ثانیه)

به عبارت دیگر به مقدار سیال یا مایعی که در واحد مشخصی از زمان از نقطه ای خاص مانند خروجی پمپ و یا سطح مقطع لوله عبور کرده و خارج می شود، دبی گفته می شود که می تواند بر حسب لیتر بر دقیقه، لیتر بر ثانیه و یا متر مکعب در هر ساعت محاسبه شود. قابل ذکر است که 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 می باشد. همانطور که 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. همانطور که 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 می شود سیال درون لوله هیچ گونه جریانی نداشته باشد به این علت که همانطور که کابل برق در برابر عبور جریان الکتریسیته از خود مقاومت نشان می دهد.

هد (ارتفاع) یا فشار پمپ

یعنی یک پمپ تا چه ارتفاعی (در شرایط استاندارد) می تواند سیال را تحت فشار بالا ببرد. برای پمپ های آب سانتریفیوژ، هد یا فشار آب بر حسب متر (m) و یا فوت (ft) بیان می شود و برای پمپ های روتاری و جابجایی مثبت فشار پمپ بر حسب بار bar و PSI و کیلو پاسکال (kpa) بیان می شود. به عبارت 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 30 متر قادر است مقدار Q لیتر از سیال را در هر ثانیه به ارتفاع 30 متر پمپاژ کند. مقدار ارتفاع پمپاژ هر پمپ بر اساس قطر پروانه و سرعت گردش موتور پمپ محاسبه می شود و نوع سیال پمپاژ شونده حائز اهمیت نمی باشد. به عبارت دیگر در مثال فوق پمپ قادر است مقدار Q لیتر از سیال پمپاژ شونده اعم از آب صاف، نفت و یا جیوه و غیره را به ارتفاع 30 لیتر در هر ثانیه پمپاژ کند و تفاوت تنها در مقدار توان مصرفی پمپ جهت پمپاژ سیالات متفاوت می باشد.

فشار (Pressure)

مقدار فشار یعنی 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. در صورت پمپاژ مایعات، مقدار فشاری که مایع بر روی سطح زمین وارد می کند برابر است با حاصلضرب مقدار ارتفاع پمپاژ در وزن خاص مایع پمپاژ شونده. به همین خاطر حجم چندین کیلومتر هوا بر روی سطح زمین، بر روی سطح دریا تنها فشاری برابر با یک Kg/cm2 تولید می کند یعنی فشاری نزدیک به تقریباً یک اتمسفر. ولی همین مقدار حجم از مایع فشاری برابر با 700 الی 800 برابر فشار هوا تولید می کند. زیرا وزن خاص مایع 700 الی 800 برابر از وزن هوا بیشتر است. به خاطر داشته باشید که مقدار فشار آب با ارتفاع 10 متر، چیزی نزدیک به یک Kg/cm2 می باشد. با نصب یک مانومتر در خروجی پمپ می توان افزایش فشارهای زیر را اندازه گیری کرد.

• نفت- وزن خاص 2.1 Kg/cm2 = 00.7*0.001*30*100 = 0.7 Kg/cm3

• آب- وزن خاص 0.3 Kg/cm2 = 00.1*0.001*30*100 = 1.0 Kg/cm3

• جیوه- وزن خاص 40.8 Kg/cm2 = 13.6 * 0.001 *30 * 100 = 13.6 Kg/cm3

افت ارتفاع پمپاژ

با عبور سیال از لوله ها، فیلتر و یا شیرها 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 می شود. همانند جریان الکتریسیته که با افزایش مقدار جریان (آمپر) افت جریان داخل کابل افزایش پیدا می کند. با افزایش سرعت جریان سیال، افت مقدار جریان و بنابراین افت ارتفاع پمپاژ بیشتر می شود. بنابراین با عبور سیال از لوله ها و فیلترها و شیرهای بیشتر، افت ارتفاع نیز به همان نسبت افزایش پیدا می کند.

جرم مخصوص سیال

منظور از جرم مخصوص سیال و یا مایع، وزن آن سیال/مایع در یک واحد اندازه گیری خاص می باشد که معمولاً بر اساس واحدهای اندازه گیری Kg/dm3 و یا Kg/l سنجیده می شود. قابل ذکر است که هر 1dm3 برابر با 1 لیتر است.

نکته: حال با توجه به ارتباط بین مقدار دبی و مقدار ارتفاع پمپاژ می توان پمپ ها را به گروه های زیر تقسیم بندی کرد:

• پمپهایی با مقدار دبی پایین و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپهای پیستونی و دوار و سانتریفیوژهای کوچک)

• پمپهایی با مقدار دبی و ارتفاع معمولی (سانتریفیوژها)

• پمپهایی با دبی و ارتفاع پمپاژ بالا (پمپهای دارای پروانه های ملخی شکل و Helio Centrifugal)

موتور سانتریفیوژها یا Heliocentrifugal و یا پمپهای دارای پروانه های ملخی شکل بصورت دورانی حرکت کرده و سرعت گردش آن بر حسب دور در دقیقه rpm محاسبه می شود. در این دسته از پمپها با تغییر مقدار دبی عمکلرد پمپ تغییر نکرده و ارتفاع پمپاژ ثابت باقی می ماند. بنابراین جهت تغییر حالت کارکرد پمپ باید سرعت گردش موتور را تغییر داد.
به انرژی وارد شده بر سیال عبوری از پمپ که مربوط به ارتفاع و غلظت خود سیال می باشد، توان خروجی گفته می شود.

توان خروجی

به مقدار توان (انرژی) وارد شده به سیال توسط پمپ، توان خروجی پمپ گفته می شود که به سه عامل دبی، ارتفاع و وزن سیال بستگی دارد.

برای 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 می گیرد زیرا وزن هر دو سیال متفاوت می باشند. تمامی پمپ ها با کمک الکتروموتور و یا موتورهایی که در داخل خود دستگاه نصب شده اند، قادر به پمپ سیالات می باشند. قدرت (توان) مورد نیاز پمپ جهت کارکرد و پمپاژ سیالات را توان مصرفی می گویند.

توان مصرفی

به توان وارد شده به پمپ توسط موتور و انتقال آن به سیال، توان مصرفی پمپ گفته می شود. به واسطه عواملی همچون اصطحکاک سیال با لوله ها و یا افت های هیدرولیکی طبیعی در خود دستگاه، همواره توان خروجی پمپ کمتر از توان مصرفی ان بوده که عمدتاً کمتر از عدد یک و بصورت درصد محاسبه می شود که به این درصد راندمان پمپ گفته می شود.

راندمان

با تقسیم توان خروجی پمپ بر توان مصرفی، راندمان پمپ به دست می آید. برای 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 و یا حرارت داخل لوله و دستگاه هدر می رود. در نتیجه هر چه راندمان پمپ بیشتر باشد، مقدار درصد هدر رفت توان مصرفی کمتر است. بنابراین هزینه مصرف انرژی آن کمتر می باشد.

اگر توان خروجی دو پمپ برابر با 1 HP بوده در حالی که راندمان پمپ اول 50 و دیگری 60 درصد باشد، نتیجه می گیریم 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 می باشد.

پس در نتیجه مهمترین پارامتر جهت تعیین کیفیت دستگاه و مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی، پرامتر راندمان است.

دسته بندی پمپ ها بر اساس کارکرد

دسته بندی های مختلفی از پمپ ها (pumps) بر حسب کارکرد، ساختمان داخلی، روش انتقال به سیال، جنس متریال، مایعی که پمپ می کنند، وضعیت نصب و غیره وجود دارد. یکی از روش های رایج و جامع برای دسته بندی پمپ ها، روش انتقال انرژی به سیال است که به دو روش دینامیکی و جابجایی تقسیم بندی می شوند:

• پمپ جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump)

• پمپ دینامیکی یا جابجایی غیر مثبت (Non Positive Displacement Pumps)

• پمپ جابجایی مثبت (Positive Displacement Pump)

• پمپ های جابجایی مثبت خود به دو نوع دورانی (Rotary) و رفت و برگشتی (Reciprocating) دسته بندی می گردند:

انواع پمپ دورانی یا Rotary

• پمپ دنده ای

• پمپ لوب

• پمپ پره ای

• پمپ پیش رونده خلاء

• پمپ پیش رس

• پمپ اسکرو

انواع پمپ رفت و برگشتی یا Reciprocating

• پمپ پیستونی شناور

• پمپ دیافراگمی