در این درس با پمپ های دینامیکی و جابجایی مثبت آشنا می شویم. همچنین تفاوت این دو دسته، بررسی می شود. در انتهای این درست قادر خواهیم بود تا به سوالات زیر پاسخ دهیم:

1. بر اساس نحوه انتقال انرژی، پمپ ها به چند دسته تقسیم می شوند؟
2. پارامتر سرعت مخصوص چیست؟
3. تفاوت پمپ دینامیکی با پمپ جابجایی مثبت چیست؟
4. محدوده عملکردی هر پمپ به چه صورت است؟

انواع پمپ

پمپ تجهیزی است که به سیال انرژی می دهد تا سیال از یک نقطه به نقطه دیگر حرکت کند. پمپ ها را می توان با توجه به جنس مواد سازنده پمپ، جهت قرار گیری آنها، سیال حمل کننده و غیره دسته بندی کرد. در این قسمت پمپ ها بر اساس نحوه انتقال انرژی به سیال دسته بندی می شوند.

پمپ ها به دو دسته ی کلی پمپ های دینامیکی و جابجایی مثبت تقسیم می شوند. در پمپ های دینامیکی، پمپ انرژی را به صورت پیوسته به سیال می دهد. در نتیجه، سرعت سیال افزایش می یابد. سپس در پوسته پمپ، سرعت سیال به فشار استاتیک تبدیل می شود. در پمپ های جابجایی مثبت، پمپ انرژی را به یک حجم سیال می دهد تا با افزایش فشار، این حجم از سیال از شیر یا مجرای خروجی پمپ عبور نماید. سپس به صورت متناوب این فرایند بر روی حجم دیگری از سیال اعمال می گردد.

پمپ های دینامیکی به دسته پمپ های سانتریفیوژ و پمپ های اثر خاص مطابق شکل زیر دسته بندی می شوند.

پمپ های جابجایی مثبت با توجه به طبیعت حرکت اجزا جهت افزایش فشار سیال به دو دسته پمپ های دورانی و رفت و برگشتی تقسیم می شوند. هر یک از این دسته ها به زیر دسته های دیگر مطابق شکل زیر تقسیم می شوند.

سرعت مخصوص در برابر هندسه بهینه روتور پمپ

اساس دسته بندی پمپ ها، هندسه روتور است که در شکل زیر (برای روتور تک مرحله ای) بر حسب سرعت مخصوص (Specific Speed) مشاهده می شود.

سرعت مخصوص برای پمپ های دینامیکی در نقطه بهینه (BEP) تعریف می شود. همچنین با هدف انتخاب نوع پمپ این پارامتر بی بعد برای پمپ های جابجایی مثبت نیز محاسبه می گردد. برای ویسکوزینه کم، سرعت مخصوص اثر عمده ای بر روی هندسه روتور می گذارد. در این حالت، عملکرد پمپ بر حسب ضریب هد تنها وابسته به ضریب جریان است. جهت محاسبه متغیر سرعت مخصوص، ضریب جریان به توان 0.5 را بر ضریب هد به توان 0.75 تقسیم می کنیم. سپس شعاع روتور را از رابطه بیرون می کشیم. در سرعت مخصوص طراحی هیدرولیکی برای ماکزیمم بازدهی بهینه شده است.

خارج از محدوده سرعت مخصوص برای هر پمپ، بازدهی پمپ نامطلوب است. بنابراین با توجه به نمودار بالا، در کمترین سرعت مخصوص پمپ های پیستونی و پلانجری مناسب هستند.

این هندسه بهینه، ضریب هد منحصر به فردی دارد که در تعیین سایز روتور موثر است. مطابق نمودار بالا برای پمپ های دینامیک، با افزایش سرعت مخصوص، ضریب هد بهینه کاهش می یابد.

محدوده عملکردی پمپ های مختلف

در نمودار زیر محدوده ی عملکردی پمپ های روتاری، سانتریفیوژی و رفت و برگشتی (پمپ های دینامیکی و جابجایی مثبت) بر حسب فشار و دبی مشاهده می شود. این نمودار بر اساس پمپ های موجود در بازار ترسیم شده است. در نزدیکی محدوده هر پمپ، تعداد محدودی سازنده قادر به تامین پمپ می باشند. ولی با فاصله گرفتن از این محدوده ها (فشار و دبی کمتر)، تعداد زیادی سازنده قادر هستند تا پمپ مورد نظر را تامین کنند.

مراجع

Karassik, I.J., Messina, J.P., Cooper, P. and Heald, C.C., 2008. Pump handbook. McGraw-Hill Education.