اطلاعات مربوط به عملكرد پمپ (Pump Performance Data)
فروردین ۱۵, ۱۳۹۶
طراحي قطعات مكانيكي پمپ (Pump Mechanical Design)
فروردین ۱۵, ۱۳۹۶

مفهوم هد پمپ

 تعريف هد پمپ

 الزامات مربوط به هد درسيتمهاي فرايندي

 هدموجود(توليد شده)

 نقطه كاركرد (The Operation Point )
تعريف هد پمپهد عبارتست از مقدار انرژي (برحسب فوت پوند)لازم جهت انتقال يك پوند سيال از يك سطح انرژي به سطوح ديگر.
البته هد درصنعت ،هميشه بر حسب فوت (ویا متر) تعريف مي شود.هد بايد برحسب فوت پوند-نيرو بر پوند جرم يا برحسب واحد حرارتي بريتانيا((BTUبر پوند بيان شود.يكك واحد حرارتي بريتانيا دقيقا معادل 778فوت پوند نيرو بر پوند جرم سيال مي باشد.شكل زير را ببينيد.vهنگاميكه در ارتباط با هد سيالات بحث مي كنيم،انگاه يك سيال با توجه به زمان خاصي كه آن سيال مورد بحث قرارميگيرد مي تواند مايع يا گاز باشد.بعنوان مثال اتيلن ،باتوجه به فشار ودرجه حرارت آن،مي تواند بصورت مايع ويا گاز باشد.اگر بصورت مايع باشد آنگاه بعنوان يك خمير اتيلن ((Ethylene Pulpاستفاده خواهد شد وانرژي مورد نياز جهت افزايش فشار مايع از P1 به p2 تحت عنوان هد تعريف شده وبرحسب فوت پوند نيرو بر پوند جرم مي باشد.برعكس،اگر شرايط سيال بگونه اي باشد كه اين ماده بصورت بخار درايدآنگاه جهت حصول همان نتايج لازمست تا از يك كمپرسور استفاده شود.شكل زير را ببينيد.
الزامات مربوط به هد درسيستم فرايندي
هد را مي توان به اين صورت نيز تعريف نمود:
هد انرژي مورد نياز جهت انجام يك وظيفه ويژه درداخل يك سيستم فرايندي تعريف ميگردد.مقدار هد(انرژي)جهت انتقال يك مايع از يك سطح فشار به ساير سطوح فشار باا سرعت نسبت مستقيم داشته(اتلاف اصطكاكي سيستم افزايش مي يابد)وبا گراويته ويژه مايع نسبت معكوس دارد.شكل زير را ببينيد.
ازجمله روشهاي ديگر جهت بيان هد مورد نياز، مقايسه ستونهاي مايعاتي از آب،قلياي سوزاور((Caustic ومايع نفتا((Naphtaبوده كه درآنهاستونهاي سيال كه درآنها فشار 100psi راايجاد ميكنند نشان داده شده است.همانگونه كه دراين شكل مشاهده مي شود ،هد مورد نياز نسبت معكوس با گراويته ويژه سيال دارد.
هد موجود )((Head Available(produced
يك پمپ جهت غلبه بر هد موردنياز فرايند بايد بتواند هدي به اندازه هد موردنياز ویا بزرگتر از آن توليد نمايد.تغيير درتركيبات تشكيل دهنده مايع هيچگونه تاثيري بر روي هدد توليد شده توسط پمپ ندارد.البته تغيير درتركيبات تشكيل دهنده مايع ،قطعا بر روي فشار خروجي تاثير خواهد داشت.بنابراين جهت تشريح عملكرد پمپ بايد تغييرات هد دربرابر نرخ جريان مورد بررسي قراربگيرد.
عواملي كه هد توليد شده بوسيله پمپ را تعيين ميكننددر شكل زير تشريح گرديده اند.
عوامل موثر برهد (انرژي)توليد شده
هد(انرژي)توليد شده به عامل زیر بستگی دارد:
 طراحي پروانه پمپ
هد توليد شده بوسيله پروانه باسرعت لبه((Tip Speedافزايش مي يابد که این خود به موارد زیر بستگی دارد:
 قطر پروانه
 سرعت پمپ
همچنین هد تولید شده بوسیله پروانه باكاهش نرخ جريان افزايش مي يابد.
جهت فهم اين موضوع كه چگونه هد توليد شده با نرخ جريان وسرعت لبه پروانه تغيير ميكند ،لازمست تا بدانيم كه واقعا چه اتفاقي براي مايعي كه به يك پروانه درحالل چرخش مي خورد مي افتد.
حركت چرخشي پروانه باعث بوجود آمدن دو مولفه سرعت درسیال میگردد.یکی حرکت شعاعی از مرکز پروانه به بیرون ودیگری حرکت مماسی وبصورت مماس بر قطرر بیرونی پروانه .سرعت واقعی برایند این دوبردار سرعت می باشد.شکل زیر راببینید.
علاوه بر اين،فهم ودرك مفهوم اريفيس معادل نيز درتفهيم مطالب فوق كمك بسزايي مي كند.شكل هر پروانه بگونه اي است كه بر روي آن قسمتهاي خاصي مي توانند بصورت اريفيسهاي معادل درنظر گرفته شوند.
بعنوان مثال مي توان به ورودي ويا چشم پروانه،ناحيه خروجي بين هردوتيغه ،اب بند ورودي واب بندتوپي((Hub Sealاشاره کرد.شكل زير را ببينيد.
اين مفاهيم ،درك موضوع را اسانتر ميكند ومشخص ميگردد كه در يك سطح معين ،ميزان نرخ جريان تابعي از جذر اختلاف فشار خواهد شد.اگر اثر زاويه پره را مورد بررسيي قراردهيم خواهيم ديدهنگاميكه جريان از يك نقطه درجريان اسمي تا يك جريان كمتر تغيير ميكند چه اتفاقي روي خواهد داد.فرض كنيد كه پروانه داراي پره هاي شعاعي مي باشد.دريك نقطه از جريان اسمي ،سرعت نسبت به پره كاملا شعاعي است وهمچنين فرض مي شود كه اتلافات حاصل از نشتي((Slip صفر بوده وسرعت لبه بوسيله قطر پروانه وسرعت دورانی پمپ تعريف شود.درجدول زير روابط مهم در اين خصوص ارائه گرديده است.
درپروانه هايي كه پره هاي آنها شعاعي هستند ،سرعت مطلق حاصلجمع دو بردار مي باشد.(بردار سرعت نسبي وسرعت لبه).حال سرعت مماسي حاصل از سرعتت مطلق را بر روي محورX تصوير كرده وبه مقدار آن توجه كنيد.
درجريانهاي كمتر،معمولا سرعت لبه ثابت باقي خواهد ماند (بافرض ثابت ماندن سرعت)وسرعت نسبي از مسير وجهت پره هاي شعاعي تبعيت كرده وبزرگي بردارر سرعت مماسي عليرغم مقدارسرعت نسبي ثابت باقي مي ماند.چون انرژي توليد شده بوسيله پره حاصل سرعت لبه (تغيير داده نشده)وسرعت مماسي(تغيير داده نشده)مي باشدلذاهد(انرژي)توليد شده درناحيه پره هاي شعاعي پروانه اساسا همان مقدار باقي خواهد ماند.بنابراين شكل منحني بطور چشمگیری نسبت به پروانه با پره غیرشعاعی یکنواخت تر خواهد بود.(شكل زير دو برداري را كه بوسيله پروانه با پره هاي شعاعي ايجاد گرديده را نشان ميدهد).
درحقيقت اگرچه اثرات حاصل از اصطكاك باعث ايجاد منحني خواهد شدكه از نقطه جريانهاي بالا به سمت جريانهاي پائين وكم افزايش خواهد داشت اما اين اثرات افزايش انرژي كمتري را براي پروانه هاي بدون پره شعاعي ايجاد خواهندكرد.بعنوان نمونه ،افزايش وبالارفتن هد از نقطه طراحي تا نقطه توقف دريك پروانه با پره هاي شعاعي كمتر از 5%مي باشد.
اين حقيقت مهمي است كه بايد به خاطر داشته باشيم چون نقطه كاركرد هر پمپ ديناميكي محل تقاطع منحني مقاومت سيستم(هد مورد نياز)ومنحني عملكردپمپ(هدد توليد شده)خواهد بود.
ذكر اين نكته حائز اهميت استكه صرفنظر از نوع مايعي كه درپمپ مورد استفاده قرارميگيرد،سرعت نسبي پره براي سيالات مختلف دريك نرخ جريان ثابت درداخل پروانهه تغيير نخواهد كردواين بدليل آنستكه مايعات غيرقابل تراكم((Incompressible مي باشند.بنابراين دريك پمپ سانتريفوژ كه دريك جريان وسرعت ثابت كار ميكند ،هد توليد شده ثابت خواهد ماند(صرفنظر از گراويته ويژه مايع وهمچنين از اثرات ويسكوزيته مايع چشم پوشي مي شود) حال اجازه بدهيد الگوي جريان بين هر دوپرده را درحالتي كه پره هاي پروانه از نوع غيرشعاعي هستند بررسي كنيم.اين مدل پروانه دربيشتر پروانه هاي پمپهاي سانتريفوژژ بكار برده مي شوند.سرعت لبه تيغه ((Uتابعي از قطر پره وسرعت چرخشي پره مي باشد.سرعت نسبي پره تابعي از سطح بين پره ها،نرخ جريان درآن ،سطح وزاويه پره درنقطه خروجي پروانه مي باشد.مجموع اين دو سرعت ،برايند ويا سرعت مطلق ،مقدار (بزرگي)وجهت مايعي را كه از پره خارج ميشودرت تعريف ميکنند.
دراين مبحث،فرض مي شودكه سرعت نسبي پره دقيقا از زواياي پره تبعيت كرده وهمچنين اتلافات ناشي از نشتي((Slipصفر مي باشد.اين فرضيات را مي توان موردد استفاده قرار داد زيرامشكلي براي نتايج حاصله از بحث ما بوجود نمي آورند.حال اگر سرعت مطلق را بر روي محورهاي x وy تجزيه كنيم خواهيم ديد كه تصوير آن بر روي محورx ،سرعت مماسي مايع نسبت به پروانه مي باشد.هد(انرژي)توليد شده توسط هرماشين ديناميكي متناسب با سرعت لبه توليد شده وسرعت مماسي مي باشد.شكل زير را ببينيد.
نقطه كاركرد (The Operating Point)
نقطه كاركرد،نقطه تعادل بين هد توليد شده بوسيله هر پمپ وهد مورد نياز فرایندی است که پمپ در ان کار می کند. مي باشد.
پمپهاي سانتريفوژ
اگر مقاومت سيستم را بگونه اي تغيير دهيم كه جريان عبوري از پروانه كاهش يابد آنگاه مي توان بابررسي مثلث سرعت خروجي متوجه شد كه چه تغييراتي رخ دادهه است.فرض مي كنيم كه سرعت ثابت باشد آنگاه مي توان ديد كه سرعت لبه تغييري نمي كندهرچند كه سرعت نسبي پره دراثر عبورجريان كم از درون يك ناحيه ثابت بين پره ها كاهش خواهد يافت.حال اگر بردارهاي سرعت را براي بدست اوردن سرعت مطلق با يكديگر جمع كنيم مي توان ديد كه زاويه اي كه مايع پره را ترك مي كند كاملا كم شده وتصوير سرعت مماسي بر روي محورx بزرگتر از مقدار آن درنقطه اسمي اصلي((Original مي باشد.چون انرژي توليد شده توسط پره متناسب با سرعت لبه (كه تغيير داده نشده) وسرعت مماسي (كه افزايش داده شده) مي باشد لذا مي توان كاهش جريان از درون پره ها كه باعث افزايش هد(انرژي) سيال گرديده است را مشاهده نمود.هنگاميكه مايع با جريان كندتري ازدرون پره ها عبور ميكند آنگاه زمان بيشتري لازم است تا انرژي لازم را از پره بدست اوردودرنتيجه سطح انرژي افزايش مي يابد.بنابراين مي توان ديد كه براي تمامي پره هاي ديناميكي وپروانه ها كه بوسيله حركت پره ها باعث افزايش انرژي سيال مي گردند،افزايش انرژي سيال مي تواند فقط دريك جريان پائين تري روي دهد.البته بافرض اينكه سرعت وزاويه اوليه سيال نسبت به پره بدون تغيير باقي بماند.
درشكل زير تاثير جابجا شدن نقطه كاركرد در اثر افزايش مقاومت سيستم(هد مورد نياز)يك پمپ سانتريفوژ با پره هاي غير شعاعي نشان داده شده است.همانگونه کهه در نمودار مشاهده می کنیدبا افزایش مقاومت سیستم ،نقطه کاری از نقطه A به نقطه Bتغییر کرده است.همچنین نمودار این مفهوم را که افزایش هد(انرژی)ایجاد شده درسیال تنها با کاهش دبی(درصورت ثابت بودن سرعت)روی میدهد راتقویت میکند.
افزايش هد توليد شده درنتیجه سرعت كمتر از درون يك ناحيه ثابت(بين پره هاي پروانه) ومدت زمان تماس طولاني تر مايع نسبت به پره روي ميدهد.ذكر اين نكته لازمستت كه نقطه كاركرد بعنوان نقطه تعادل درجايي كه هد مورد نياز معادل هد توليد شده ميگردد بوده واين در مورد پمپهاي جابجايي مثبت وديناميكي يكسان مي باشد.
درشكل زير تاثير جابجا شدن نقطه كاركرد دريك پمپ سانتريفوژ با پره هاي شعاعي نشان داده شده است.توجه شود كه در اين نمودار هيچگونه افزايش قابل توجهی درهد(انرژي) توليد شده درهنگامي كه هد مورد نياز سيستم فرايند افزايش مي يابد مشاهده نمي شود.اين نيز بواسطه یکنواختی(تختي) منحني عملكردپروانه با پره شعاعي می باشد.
پمپهاي جابجايي مثبت
منحنی عملکرد هر پمپ جابجايي مثبت هنگاميكه هد توليد شده توسط آنهارا درمقابل نرخ جريان ترسيم كنيم بصورت يك خط عمودي مي باشد.(با صرفنظر از اتلافاتت ناشي از نشتي و...).درشكل زير اين موضوع نشان داده شده است.
پس بطور كلي مي توان گفت كه پمپهاي جابجايي مثبت ،دستگاهي است كه جريان ثابتي را ايجاد كرده وتوانايي توليد هد نامحدودي را دارا مي باشد.درنتيجه هرگونه تغيير درهد مورد نياز فرايند تاثير مهمي بر روي نرخ جريان آن نخواهدگذاشت.

کالاپمپ، تخصصی ترین مرکز مشاوره، تامین و تعمیر انواع پمپ و موتور آلات صنعتی در ایران