پمپها در خطوط آب رسانی برای تامین هد اضافی به منظور بالا بردن آب از یک سطح پایینتر به یک سطح بالاتر استفاده می شوند.در شبکه های توزیع ،پمپها ممکن است در خارج از شبکه به عنوان پمپهای آبرسانی و یا داخل شبکه به عنوان پمپهای تقویتی بکار روند.در این مقاله پمپهای سانتریفوژ که از متداولترین پمپها در سیستم های آب و فاضلاب هستند معرفی می شوند.
برای دانلود کل پاپورپوینت از لینک زیر استفاده کنید:
1- پرسهای هیدرولیکی
پرسهای هیدرولیک نیروی خود را از حرکت یک پیستون در داخل یک سیلندر به دست می آورند. این حرکت زمانی ایجاد میشود که یک سیال تحت فشار وارد محفظه سیلندر شود. وضعیت سیال توسط پمپ و شیرهائی جهت افزایش، کاهش و یا حفظ فشار به صورت مورد نیاز درآمده و میتواند نیروی لازم برای به حرکت درآوردن پیستون را فراهم کند. بنابراین نیروی موجود در پرس هیدرولیک با حداکثر فشار موجود در سیلندر تعیین میشود.
پرسهای هیدرولیک قادرند تناژ کامل خود را در هر وضعیتی از حرکت سیلندرها به قطعه کار اعمال نمایند. همچنین طول حرکت سیلندرها را میتوان در هر حدی از مسیر حرکت محدود ساخت. این در حالی است که در پرس های مکانیکی تناژ کامل را تنها در انتهای مسیر حرکت ضربه زدن میتوان کسب نمود. همچنین مسیر حرکت ضربه زدن در این پرس ها مقدار ثابتی است.
ویژگیهای پرسهای هیدرولیک را به صورت ذیل میتوان خلاصه نمود:
تناژ پرس
تناژ یک پرس هیدرولیکی عبارت است از حداکثر نیروئی که سیلندر اصلی آن میتواند به قطعه کار اعمال نماید. معمولاً برای تعیین تناژ مورد نیاز پرس باید روی رفتار قطعه کار و فرآیند اعمالی روی آن مطالعه نمود. برای مثال در برشکاری ورق، جنس آن و سطح برش نقش مهمی را در حداکثر نیروی لازم برشکاری ایفا میکنند. در پرس کمپاکت پودر، نوع پودر، دانسیته و استحکام نهائی قطعه فاکتورهای مهم تعیین کننده حداکثر نیروی مورد نیاز میباشند.
تعیین فشار کاری سیستم
برای تعیین سطح فشار در یک سیستم هیدرولیک باید در نظر داشت که با بالا بردن فشار میتوان از المانهای هیدرولیکی کوچکتری برای رسیدن به تناژ مورد نظر، استفاده نمود. همچنین قطر لوله ها را میتوان کوچکتر انتخاب نمود. در نتیجه، هزینه ساخت پرس کاهش می یابد. از طرف دیگر با افزایش فشار، روغن در سیستم زودتر داغ میکند، نشتی ها بیشتر و اصطکاک و سایش نیز افزایش می یابد. در نتیجه فاصله انجام سرویس ها باید کوتاهتر شود. همچنین نویز و پیکهای فشاری نیز افزایش یافته و خواص مطلوب دینامیکی سیستم کاهش می یابد.
در مجموع پس از برآوردهای اولیه نوع کارکرد پرس، برای دستیابی به یک شرایط مطلوب کاری انتخاب یکی از فشارهای 160, 100 یا 200 bar معمول میباشد.
اجزاء اصلی سیستم هیدرولیک پرس
سیستم هیدرولیک پرسها شامل اجزاء اصلی ذیل میباشد:
در ادامه نکات مهم مربوط به طراحی، انتخاب و تعیین نوع المانهای هیدرولیک شرح داده میشود:
نحوه انتخاب سیلندرهای هیدرولیک
در انتخاب سیلندرهای هیدرولیک موارد ذیل باید در نظر گرفته شود:
1-حداکثر فشار کاری سیستم
رنج فشار کاری استاندارد برای المانهای هیدرولیک به صورت 600bar,500,400,315,250,200,160,100,63,40,25 میباشد. با اینحال سازنده های مختلف بعضا رنجهای محدودتر یا متنوع تری را انتخاب میکنند. برای مثال رکسروت محدوده فشار کاری سیلندرهای خود را به صورت 350bar,250,105 قرار داده است. فشارهای مذکور حداکثر فشاریست که مصرف کننده مجاز است به سیلندر اعمال نماید.
2-قطر پیستون و میله پیستون
میزان نیرویی که یک سیلندر هیدرولیکی میتواند تولید کند، تابع فشار کاری و سطح پیستون آن میباشد. هر چه قطر پیستون بزرگتر در نظر گرفته شود نیرویی که سیلندر میتواند تولید کند بزرگتر خواهد بود. این موضوع برای سطح میله پیستون به صورت معکوس است یعنی هر چه قطر میله پیستون بیشتر باشد سطح موثر اعمال نیرو در جلوی سیلندر کاهش میابد و سیلندر در برگشت نیروی کمتری تولید میکند.
در جدول(1) محدوده قطرهای مختلف برای پیستون و میله پیستون مربوط به محصولات رکسروت نشان داده شده است. برای مثال سیلندری که قطر پیستون آن 63mm و قطر میله پیستون آن 28mm میباشد در جدول به صورت 63/28 نمایش داده شده است.
جدول(1)- محدوده قطر پیستون و قطر میله پیستون (رکسروت)
Ratio of dia.
Piston rod dia.
Piston dia.
32/18
18
32
40/18
18
40
40/20
20
40/25
25
40/28
28
50/22
22
50
50/28
28
50/36
36
63/28
28
63
63/36
36
63/45
45
80/36
36
80
80/45
45
80/56
56
100/45
45
100
100/56
56
100/70
70
125/56
56
125
125/70
70
125/90
90
140/90
90
140
140/100
100
150/70
70
150
150/100
100
160/100
100
160
160/110
110
200/90
90
200
200/125
125
200/140
140
220/160
160
220
250/180
180
250
3-نسبت سطح
این ضریب به صورت زیر تعریف میگردد:
که در آن Ap سطح پیستون و ASt سطح میله پیستون میباشد. برای ابعاد استاندارد پیستون و میله پیستون ها، شش خانواده مختلف تعیین شده است. یعنی با تعریف شش مقدار مختلف برای ارزش اسمی به صورت 5,2.5,2,1.6,1.4,1.25 میتوان قطر پیستون و میله پیستون را نسبت به هم محاسبه نمود. البته باید توجه داشت که با اختیار نمودن دو عدد مشخص برای قطر پیستون و میله پیستون الزاما به اعداد ذکر شده برای دست نمی یابیم، بلکه مقادیر واقعی اعدادی نزدیک به ارزش اسمی میباشند. برای مثال در خانواده ، ارزش واقعی به صورت 1.3,1.25,1.24 میباشد. در جدول (2) مقادیر مربوط به ارزش اسمی بهمراه قطر پیستون و میله پیستون سیلندرهای مختلف نشان داده شده است.
جدول(2)-مقادیر اسمی ضریب نسبت سطح
125
100
80
63
60
50
40
32
25
dp
j
56
45
36
28
25
22
18
14
12
dSt
70
56
45
36
32
28
22
18
14
dSt
80
63
50
40
36
32
25
20
16
dSt
90
70
56
45
40
36
28
22
18
dSt
2
100
80
63
50
45
40
32
25
20
dSt
110
90
70
56
55
45
-
-
-
dSt
5
4-حداکثر نیروی سیلندر
اگرچه ظرفیت کاری سیلندرها را معمولا از رابطه محاسبه میکنند، با اینحال باید در نظر داشت که تنها عوامل تعیین کننده نیروی سیلندر، فشار و سطح پیستون نمی باشند بلکه فاکتور مهمی که آنرا نیز باید در نظر داشت امکان ایجاد کمانش در سیلندر می باشد. نیرویی که تحت آن در یک سیلندر کمانش رخ می دهد را از رابطه زیر میتوان محاسبه نمود:
که در آن :
K : نیرویی است که تحت آن کمانش اتفاق می افتد(N )
Lk : طول آزاد تحت کمانش سیلندر (mm )
E : مدول الاستیسیته که برای فولاد 2.1e5 میباشد (N/mm2 )
I : ممان اینرسی سطح دایروی میله پیستون که از رابطه محاسبه میشود.
با توجه به نیروی کمانش سیلندر، حداکثر بار مجاز که میتوان به یک سیلندر هیدرولیک اعمال نمود از رابطه زیر محاسبه می گردد:
F : حداکثر بار مجاز اعمالی به سیلندر (N )
K : نیروی کمانش سیلندر (N )
S : ضریب اطمینان (3.5 )
5-طول کورس سیلندر
مهمترین عامل در محدود نمودن طول کورس سیلندر امکان ایجاد کمانش در آن میباشد. یعنی به ازاء قطر پیستون ، قطر میله پیستون و فشار کاری مشخص، مجاز به انتخاب محدوده خاصی از طول کورسها می باشیم. در حالت کلی محدوده طول کورس نزدیک به صفر تا حدود 10m را میتوان برگزید. ولی باید توجه داشت که در یک فشار کاری و سایز بخصوص امکان انتخاب هر طول کورسی نخواهد بود و شاید در تعیین قطر سیلندر مجبور به انتخاب سایز بزرگتری باشیم. مثلا در فشار کاری 80bar برای داشتن طول کورس 1.5m نمی توان سیلندر 63/28 را انتخاب نمود بلکه مثلا باید سیلندر 63/48 را برگزید که این انتخاب روی نیرو و سرعت برگشت سیلندر تاثیر میگذارد.
6-حداکثر سرعت سیلندر
در یک سیلندر بدون بالشتک حداکثر سرعت پیستون به صورت طبیعی 8m/min میباشد. این مقدار برای سیلندرهای بالشتکی تا 12m/min افزایش می یابد. در مجموع، حداکثر سرعت کاری سیلندرها در سیستمهای هیدرولیکی معمولا0.5 m/sec میباشد. البته بسته به نوع کار، ممکن است حداکثر سرعت 0.25 m/sec و یا مقادیر دیگر انتخاب شوند. همچنین باید توجه داشت که سرعت سیلندر تابع اندازه پورتهای ورود و خروج روغن به آن نیز میباشد.
7-نحوه نصب سیلندر
سیلندرهای هیدرولیکی را بسته به نوع کاربرد به یکی از صورتهای زیر بر روی فریم نصب مینمایند:
1- Swivel clevis at cylinder cap
2- Fork clevis at cylinder cap
3- Rectangular flange at cylinder head
4- Square flange at cylinder head
5- Rectangular flange at cylinder cap
6- Square flange at cylinder cap
7- Trunion mounting at cylinder head
8- Trunion mounting at center of cylinder
9- Trunion mounting at cylinder cap
پاورپوینت پمپ هیدرولیکی( همراه عکس)
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:7
فهرست مطالب
× هدف:
× خلاصه:
× مقدمه:
× پمپ های حرارتی یکپارچه با سیکل برگشت پذیر
× پمپ های حرارتی ناحیه ای برای ساختمانهای متوسط و برزگ
× پمپ های حرارتی با کندانسور دو دسته ای
× پمپ های حرارتی صنعتی
نامساوی کلازیوس و قانون دوم ترمودینامیک
× مقدمه:
گرما عبارت است از حرکت مولکولی. تمام اشیاء از مولکولهای بسیار کوچکی تشکیل یافته اند که بطور دائم و با سرعت در حرکتند.هر چه گرما کاهش یابد حرکت مولکولی نیز کاهش پیدا می کند.و اما سرما واژه ایست نشان دهنده حرارت کم،سرما خود به خود تولید نمی شود بلکه حرارتی است که از جسم گرفته می شود و این حالت سرما نام دارد. حرارت همیشه از یک جسم گرمتر به سوی یک جسم سردتر حرکت می کند یعنی از گرمای بیشتر به سمت گرمای کمتر جریان می یابد. حال اگر بخواهیم این عمل را برعکس کنیم و حرارت را از یک جسم با دمای پایین تر گرفته و آن را سردتر کرد با ید از یک پمپ حرارتی استفاده کنیم.کلیه سیستمهای تبرید پمپ حرارتی می باشند که حرارت را ار یک سطح با درجه حرارت پائین جذب وآن را به یک سطح با درجه حرارت بالا تخلیه می کنند.
عمل سرد کردن یا صنعت حفظ مواد غذلیی با استفاده از سرما برای اولین بار در قرن هجدهم از اهمیت اقتصادی برخوردار گردید. یخ مصنوعی برای اولین بار بطور تجربی در سال 1820 ساخته شد ولی تکامل تولید یخ مصنوعی تا سال 1834 بطول انجامید جاکوب پرکینز(jacob perkins) مهندس آمریکایی برای اولین بار دستگاهی برای تولید یخ مصنوعی اختراع کرد که پیشرو دستگاههای سرد کننده کمپرسی و مدرن امروزی است.گر چه میشل فاراده (michel faraday) در سال 1824 اصول سرد کردن از نوع جذبی را کشف نمود ولی در سال 1855 یک مهندس آلمانی اولین مکانیزم سرد کننده از نوع جذبی را تولید کرد. سیستم مکانیکی سرد کننده خانگی برای اولین بار در سال 1910 به وجود آمد.ج.ام.لارسن در سال 1913 یک دستگاه خانگی دستی ساخت و بالاخره در سال 1918 اولین یخچال اتوماتیک ساخت کارخانه کلویناتور وارد بازارهای آمریکا گردید.
از دستگاهای سرد کننده مکانیکی بعنوان یخچال خانگی ،سرد کننده های تجارتی،تهویه مطبوع،تنظیم کننده رطوبت هوا،سرد کننده مواد غذایی،خنک کننده در مراحل مختلف تولید و موارد دیگر استفاده می شود.
تعریف پمپ: پمپ دستگاهی است که انرژی مکانیکی تولید شده به وسیله یک کنبع خارجی (موتور احتراق یا الکتریکی) را گرفته و به سیالی که از آن عبور می کند انتقال می دهد.
موارد کاربرد پمپ : عموما از پمپها برای انتقال انرژی به سیالات استفاده می شود که در زیر بدان اشاره می شود.
1- انتقال آب : محل مصرف آب همیشه در محل منبع آن نمی باشد در این صورت لازم است آب به مراکز صنعتی و مسکونی و کشاورزی منتقل شود از این رو برای انتقال آب مورد نیاز از پمپ استفاده می شود . مثلاً پمپاژ آب از چاههای عمیق و نیمه عمیق – پمپاژ آب از رودخانه ها به اراضی اطراف ئ آبرسانی به مسافتهای دور.
2- آبیاری اراضی: در سیستمهای آبیاری تحت فشار که می بایست آب در شبکه ای از لوله ها با فشار معین حرکت کرده و به صورت قطرات ریز و یگنواخت در شعاع کناسب در اطراف آبپاشها و یا قطره چکانها ریزش نماید ، لازم است این فشار توسط پمپهای فشار قوی یا منبع هوایی تامین گردد.
3- زه کشی اراضی: زمینهایی که بر اثر آب اضافی ، کشت و کار در آنها غیر ممکن شده است به روشهای مختلفی زه کشی می شوند . چنانچه خروج طبیعی آب زه کشی ممکن نباشد با استفاده از پمپ این عمل امکان پذیر می شود. همچنین در معادن نیز آبهای اضافی به وسیله پمپ تخلیه می شود.
4- به گردش در آوردن مایعات: به حرکت در آوردن مایعات مختلف در صنایع شیمیایی و تصفیه نفت و همچنین به گردش در آوردن آب به منظور گرم کردن و یا خنک کردن با پمپهای سیر کولاتر امکان پذیر است.
5- انتقال گازها: برای نقل و انتقال گازها در صنایع مختلف و انتقال گازهای سوختی کسکونی از پمپهای ویژه ای استفاده می شود.
6- انتقال جامدات: در صنعت برای انتقال مواد جامد می توان آنها را به صورت معلق در آب و با فشار ایجاد شده به وسیلة پمپ منتقل کرد.
ساختمان اصلی پمپ
اصولآً پمپها از قطعات اصلی زیر تشکیل شده اند.
1- پوسته: پوسته یا بدنه در پمپها به اشکال متفاوتی ساخته شده است. در همة این پمپها نقش اصلی پوسته ایجاد امکان حرکت برای قسمت متحرک پمپ و جمع آوری آب مکیده شده می باشد.
2- قطعه متحرک: این قطعه در پمپهای مختلف متفاوت است که شامل پیستون ، چرخ دنده، پروانه و اجزایی از قبیل شاتون ، اکسانزیک (بادامک) ، دیافراگم و غیره می باشد. همچنین قطعه متحرک عامل انتقال و تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی جنبشی در سیال در حال حرکت در پمپ است.
3- دهانه مکش: به منظور ورود سیال به پمپ دهانه ای در نظر گرفته می شود که در پمپهای مختلف محل آن بر روی پوسته متفاوت است. دهانه مکش محل اتصال لوله مکش محل اتصال لوله مکش به پمپ می باشد.
4- سوپاپ مکش: هنگام کار لازم است لوله مکش پمپ ، پر از آب باشد و قبل از روشن کردن پمپ می بایست این عمل انجام شود. در صورتی که لازم باشد متناوباً پمپ روشن و خاموش شود می توان در لوله مکش آن سوپاپ مکش نصب کرد که به صورت شیر یکطرفه از خروج آب در زمان خاموش بودن پمپ جلوگیری کند. و همواره لوله مکش پر از آب باقی بماند. در پمپهای پیستونی سوپاپ مکش ، عامل افزایش فشار می باشد.پ
5- دهانه رانش: خروج آب از پوسته پمپ از محل دهانه رانش صورت می پذیرد که در پمپهای مختلف در محلهای متفاوتی تعبیه شده است. برای ایجاد فشار بیشتر معمولاً دهانه رانش قطر کمتری نسبت به دهانه مکش دارد.
6- سوپاپ رانش: وقتی پمپ بنا به عللی خاموش شود، آب تحت فشار لوله رانش برگشت نموده ، موجب عملکرد معکوس پمپ می شود. در حالی که هنوز پمپ در حال حرکت عادی خود است این عمل موجب وارد آمدن ضربه به پمپ می شود و زیان آور است لذا برای جلوگیری از برگشت آب در محل اتصال لوله رانش به پمپ ، شیر یکطرفه و یا سوپاپی نصب می شود.
فصل 2
اصول هیدرولیک پمپ
قبل از اینکه با انواع پمپها و طرز کار آنها آشنا شویم بهتر است اصول هیدرولیک پمپ را مورد بررسی قرار دهیم. هیدرولیک شاخه ای از فیزیک است که با خواص مکانیکی آب و سایر سیالات سر و کار دارد و موارد استفاده این خواص را در علوم مهندسی بررسی می کند. مهمترین مفروضاتی که در یادگیری هیدرولیک ارجحیت دارد ارتفاع و عمق می باشد . در مجموع ، عمق آّب در یک ظرف ، منبع یا لوله ارتفاع نامیده می شود و معیاری برای سنجش فشار در یک نقطه معین در زیر سطح آزاد سیال است. بنابراین ، واژه ارتفاع ، که بر حسب متر بیان می شود معمولآً اختلاف سطح آب در دو نقطه را نشان می دهد . در مورد پمپها ، انواع ارتفاعها ، تعریف شده که به شرح زیر است:
ارتفاع مکش تئوری
ارتفاع مکش ، ارتفاعی است کهبر اثر فشار هوا ستونی از آب در داخل لوله سر بسته خلاً تا آن ارتفاع بالای سطح منبع رانده و تعادل برقرار می شود. بدیهی است که در این حالت ستون آب مزبور در واحد سطح باید با فشار جو برابر باشد تا تعادل برقرار شود. به طوری که در شکل (1-2) نمایش داده شده است با تخلیه هوا در مجرای ورودی پمپ (که بالاتر از سطح آزاد آب منبع قرار دارد) ، برای بالا کشیدن آب می توان از فشار جو استفاده نمود. در نمودار زیر ، لوله مزبور قبل از اتصال به مجرای ورودی پمپ نشان داده شده است و به طوری که ملاحظه می شود ، چون بالای لوله باز است. سطح آب داخل و خارج لوله تحت تاثیر یک فشار مساوی قرار می گیرند. در صورتی که انتهای بالایی لوله به مجرای وروردی پمپ متصل شده باشد. بدیهی است که با روشن شدن پمپ هوای داخل لوله مکیده و یک خلاً نسبی ایجاد می شود که آب را تا ارتفاع A که فشار جو آن را تعیین می کند و معمولاً در شرایط متعارف حداکثر حدود 10 متر می باشد بالا می کشد. این ارتفاع را ارتفاع مکش تئوری می گویند.
ارتفاع مکش حقیقی
عملآً ارتفاع مکش پمپ مقدار 10 متر نخواهد بود بلکه عواملی باعث کاهش این ارتفاع خواهند شد. از جمله:
اصطکاک در لوله مکش: آب به دلیل حرکت در داخل لوله و بر خورد با جدار آن ، قسمتی از انرژی خود را از دست می دهد و این کاهش انرژی با وضعیت جداره لوله و با تعداد زانوها و طول لوله مکش رابطه مستقیم دارد.
تاثیر دما: وقتی آب گرم باشد ارتفاع مکش آن کم می شود زیرا فشار بخار آب افزایش می یابد و پمپهایی که آبهایی با دمای بالا را جابجا می کنند باید از عمق حقیقی کمتری برخوردار باشند. برای مثال در 100 در جه سانتی گراد پمپ قادر به مکش هیچ آبی نخواهد بود زیرا که در این دما سیلندر آن در کورس ورودی خود مملو از بخار آب می شود. بنا به تعریف ، ارتفاع مکشی که عملاً هر پمپ در شرایط کارکرد خود از نظر ارتفاع محل از سطح دریا و وضعیت لوله مکش و غلظت سیال و ... دارد «ارتفاع مکش حقیقی» می گویند.
ارتفاع رانش تئوری
عبارت است از طول قایم بین خط محور پمپ و محل خروج آب از لوله رانش. این ارتفاع به قدرت پمپ بستگی دارد.
ارتفاع رانش حقیقی
علاوه بر طول قایم بین محور پمپ و محل خروج آب عوامل دیگری نیز باعث تلفات انرژی می شوند که لازم است پمپ ؛ آن را جبران کرده و به سیال بدهد از جمله:
1- اصطکاک لوله رانش: حرکت آب در لوله رانش و برخورد با جداه لوله و زانوها و اتصالات و شیر فلکه ها نیز مقداری انرژی را تلف می کند که باید معادل فشاری آن را پمپ به سیال بدهد. شکل (3-2)
2- در صورتی که پمپاژ به منظور ایجاد سیستم آبیاری بارانی یا قطره ای باشد آب هنگام خروج از آخرین محل لوله رانش نیز باید مقداری فشار داشته باشد ، لذا این فشار هم به ارتفاع رانش اضافه می شود. به طور خلاصه:
+ ارتفاع معادل اصطکاک+ طول قایم بین محور پمپ و محل خروج آب= ارتفاع رانش حقیقی ارتفاع فشاری مورد نیاز
ارتفاع کلی: حاصل جمع ارتفاع مکش حقیقی و ارتفاع رانش حقیقی را ارتفاع کل یا ارتفاع مانومتریک می گویند که همان افزایش انرژی در واحد وزن سیال بین دهانه مکش و رانش پمپ است. ارتفاع کل بر حسب متر ستون سیال (آب) بیان می شود.
ظرفیت آبدهی می گویند. واحد آن بر حسب لیتر بر ثانیه ، لیتر در دقیقه ، متر مکعب در ساعت ، گالن بر دقیقه عنوان می شود.
قدرت خروجی پمپ: بنا به تعریف ، کاری را که پمپ برای انتقال واحد حجم آب برای واحد ارتفاع در واحد زمان مصرف می کند «قدرت خروجی پمپ» گویند. این قدرت با دبی و ارتفاع کلی پمپ نسبت مستقیم و با بازده پمپ نسبت معکوس دارد.
فرم ریاضی تعریف فوق به شرح زیر است:
P= قدرت خروجی بر حسب اسب بخار
Q= دبی پمپ بر حسب لیتر بر ثانیه
H= ارتفاع کلی بر حسب متر
E= بازده پمپ (عدد اعشار)
75= عدد ثابت تبدیل واحدها به یکدیگر
قدرت ورودی پمپ: تمام انرژی که پمپ از موتور دریافت می کند و به سیال عبوری انتقال نمی دهد بلکه مقداری از این انرژی تلف شده ، صرف اصطکاک و گرم شدن سیال می شود که این امر به بازده پمپ بستگی دارد.
بازده پمپ: بازده پمپ: بازده یک پمپ عبارت است از نسبت قدرت خروجی پمپ به قدرت ورودی آن . از آنجا که قدرت خروجی پمپ ، تابعی از ارتفاع مانومتریک می باشد از این رو ، این بازده را اصطلاعاً بازده مانومتریک نیز می نامند و از رابطه زیر محاسبه می شود:
اگر بازده بر حسب در صد مورد نظر باشد ، نتیجه به دست آمده باید در 100 ضرب شود.
انتخاب پمپ
پمپ ماشینی است که انرژی مکانیکی تولید شده را ، به وسیله یک موتور احتراق یا الکتریکی ، به انرژی مفید آب تبدیل می کند. در آبیاریهای تحت فشار ، این انرژی، فشار و دبی لازم را برای توزیع آب در لوله اصلی و لوله های جانبی و نیز آبپاشها و گسیلنده ها تامین می کند.
پمپها انواع و اقسام مختلف دارند. آنچه از پمپ انتظار می رود این است که مقداری آب را با فشار از نقطه ای به نقطه ای دیگر انتقال دهند. در این رابطه بین دبی پمپ فشار ، رابطه عکس وجود دارد. یعنی پمپهایی که دبی زیادی تولید می نمایند. پمپها به سه گروه مهم تقسیم می شوند:
پمپهای سانتریفوژ (گریز از مرکز)centrifugal pump
پمپهای توربینی turbine pump
پمپهای پروانه ای propeller pump
پمپهای سانتریفوژ برای مواردی به کار می رود که بخواهیم دبی نسبتاً کمی را به ارتفاع زیاد بالا ببریم. در این پمپها جهت جریان آب شعاعی است . در پمپهای توربینی دبی جریان متوسط ، و ارتفاعی که آب بالا داده می شود نیز متوسط است. حال آنکه در پمپهای پروانه ای مقدار دبی زیاد و ارتفاعی که آب بالا برده می شود کم است. در این پمپها جهت جریان آب به صورت محوری است.یکی از کمیت هایی که بتوان خصوصیات پمپها جهت جریان آب به صورت محوری است. یکی از کمیت هایی که بتوان خصوصیات پمپها را به صورت عددی توصیف نمود سرعت مخصوص است که مقدار آن برابر است با:
که در آن
- سرعت مخصوص (بدون بعد)
N- سرعت چرخش پمپ (دور در دقیقهRPM )
Q- دبی پمپ (لیتر در دقیقه L/min)
H- بار فشار جریان (متر m )
می توان با داشتن سرعت مخصوص و با توجه به جدول (1-2) پمپ مناسب را انتخاب نمود.
مثال: د ریک سیستم آبیاری تحت فشار دبی مورد نیاز طرح 1140 لیتر در دقیقه بر آورد شده است آب باید از چاهی به عمق 30 متر استخراج گردد. چنانچه افت فشار در کل وله ها 56 متر و فشار لازم در توضیع کننده ها 35 متر باشد، و پمپ به وسیله موتوری به حرکت در آید که سرعت چرخش شتافت آن 1750 دور در دقیقه باشد، مناسب ترین پمپ را برای این طرح تعیین کنید.
حل:
بر اساس جدول (1-2)سرعت مخصوص ، تقریباً برابر پمپهای گریز از مرکز است از این رو مناسب ترین پمپ برای این مورد نوع گریز از مرکز است.
معمولی ترین پمپهایی که در آبیاری تحتت فشار مورد استفاده قرار می گیرند پمپهای گریز از مرکز هستند. این قبیل پمپها از نظر تامین فشار و دبی در توضیع کننده ها بهترین نوع هستند. طرح بسیار ساده ای دارند و هزینه خرید و نگهداری آنها بسیار کم است.
با مشخصات پمپهای سانتریفوژ در فصل پنجم آشنا خواهید شد. در اینجا با ویژگی از پمپها یعنی منحنیهای عملکرد آشنا می شوید و طریقه استفاده از آن در انتخاب پمپ مناسب را مرور می کنیم.
کارخانه ها ی سازنده ، برای هر نوع پمپ منحنیهای را ارائه می دهد. نمونه ای از این منحنیها در شکل (7-2) برای پمپی که فقط یک نوع پره دارد نشان داده شده است.
نحوه انتخاب پمپ بر اساس نمونه های موجود ، که در شکل (8-2) برای پمپهای نوع گریز از مرکز تشریع شده ، بدین ترتیب است که ابتدا از روی کاتولوگهایی مشابه شکل (9-2) براساس دبی و با مورد نیاز ، نمونه پمپ انتخحاب می شود. پمپهایی که با موتور برقی کار می کنند 1750 دور یا 3500 دور در دقیقه اند که نمونه 1750 دور نسبت به نوع 3500 دور در دقیقه دبی بیشتر و فشار کمتری دارند. در این شکل و در داخل هر قسمت شماره ای نوشته شده است که نماینده نمونه پمپی است که با شرایط مورد نظر ما ، بالاترین بازده را خواهد داشت پس از این که نمونه پمپ مشخص شد، به سراغ منحنیهای خصوصیات پمپ می رویم که این گونه منحنیها در شکل (9-2) نشان داده شده است. کاربرد این گرافها در مثالی روشن خواهد شد.
مثال: در یک طرح آبیاری ، دبی مورد نیاز (گالن در دقیقه 660= لیتر در دقیقه 2498) و ارتفاع فشاری کل (فوت 60= متر 29/18) بر آورد شده است. می خواهیم برای این مورد مناسب ترین نمونه پمپ از انواعی که در شکل (8-2) نشان داده شده است را انتخاب کنیم. از روی گرافهای شکل (9-2)قطر دقیق پره های پمپ و بازده آن مشخص کنید.
حل: چون دبی 660 گالن در دقیقه و ارتفاع فشاری کل 60 فوت است. از روی شکل (8-2) برای پمپ 1750 دور در دقیقه ، نمونه 1030 مناسب ترین است که منحنی خصوصیات آن در شکل (9-2-الف) نشان داده شده است. از روی منحنی خصوصیات پمپ (مدل A) 1030( قطر پره های پمپ 5/9 اینچ یا 241 میلی متر و بازده پمپ 82 در صد به دست می آید.
ضربه قوچ: هر گاه در مداری با خطوط لوله طولانی به عللی سرعت سیال به طور ناگهانی تغییر کند موجهای فشاری در شبکه به وجود خواهد آمد. این موجها می توانند فشاری چندین برابر فشار کار سیستم را تولید کنند و باعث بوجود آمدن تنشهای بسیار زیادی در اجزای مدار بشوند و در بدترین حالات ، قادر به ترکاندن لوله ها ، پوسته پمپ و شکستن اتصالات گوناگون گردند موجهای فشاری در یک سیستم پمپاژ ف به علت بازو بسته شدن سریع شیرها راه اندازی و خاموش کردن پمپها و یا تغییر سرعت دورانی آنها به طور ناگهانی ، به وجود می آید. علاوه بر این مسایل اتفاقی و غیر معمول نیز باعث بروز پدیده ضربت قوچ خواهد شد. مهمترین این مسایل عبارتند از:
الف: از کار افتادن موتور به علت قطع برق
ب: عملکرد نادرست شیرهای یکطرفه ، شیرهای کنترل و حفاظتی سیستم در اثر قطع ولتاژ کنترل ، از کار افتادن موتور الکتریکی ، شیرها و یا اشکالاتی نظیر آن
ج: قفل شدن یاتاقانهای پمپ ، یا هر اشکالی در محور که منجر به ا زکار افتادن پمپ شود.
د: مسدود شدن جریان به طور ناگهانی در داخل پمپ به علت وجود یک جسم خارجی
هـ : حرکات لرزشی و نا منظم صفحه یا قسمتهای متحرک شیرها
و: از بین رفتن پروانه پمپ ئذ اثر کاویتاسیون یا مسایل نظیر آن و در نتیجه عدم کار پمپ
ز: عدم دقت در پر کردن خطوط خالی ، به هنگام پر کردن خطوط لوله در ابتدای راه اندازی
ح: عدم طراحی صحیح سیستم لوله کشی
روشهای کاهش اثر ضربه قوچ:
1- در هنگام طراحی ، قطر لوله رانش را بزرگتر در نظر گرفته تا از سرعت آّّب کاسته شود .
2- به جای یک پمپ از چند پمپ موازی استفاده شود که در صورت از کار افتادن یکی ، دیگر پمپها از ایجاد ضربه قوچ جلوگیری نمایند.
3- اضافه نمودن چرخ طیار به اجزای چرخنده پمپ
4- استفاده از لوله کنار گذر همراه با شیر یکطرفه
5- نصب مخزن سرج: این مخازن به عنوان یک منبع موج گیر عمل می کند. وقتی در لوله ، فشار افزایش یابد آب به داخل مخزن رفته و در صورت کاهش فشار آب به اخل لوله بر می گردد.
6- نصب خازن هوا: مخازن هوا در حقیقت نوعی از مخازن سرج هستند با این تفاوت که به علت نحت فشار قرار گرفتن می توانند ذدر اندازه های کوچکتر ساخته شوند. این مخازن شامل محفظه نسبتاً کوچک می باشد که هوای فشرده در بالا و آب در پایین قرار می گیرد.
7- استفاده از شیرهای یکطرفه: خطوط رانش پمپها ، معمولاً مجهز به شیرهای یکطرفه می باشند. وظیفه اصلی این شیرها جلوگیری از معکوس شدن جریان پس از خاموش کردن پمپ یا از کار افتادن آن است.
8- نصب شیرهای کنترل فشار: این شیرها که در فشارهای بالا و غیر مجاز سریعاً باز می شوند و با تخلیه مقداری از آب سیستم ، از افزایش فشار بیش از حد لوله جلوگیری می کنند.
قانون برنولی
یکی از اصول مهم فیزیکی اصل بقای انرژی است. بر طبق این اصل «انرژی از بین نمی رود بلکه به نوع دیگری از انرژی تبدیل می شود». قانون یا رابطه برنولی نیز در حقیقت همان اصل بقای انرژی است که به صورت زیر بیان می شود:
(در یک سیال غیر قابل تراکم مقدار کل انرژی سیال همیشه ثابت می باشد)
که
ملاحظه می شود که واحد هر یک از جملات آن رابطه ، واحد طول ، یعنی متر است. به همین دلیل گاهی انرزی کل یک سیال را بر حسب ارتفاع بیان می کنند.
رابطه برنهولی برا یدو نقطه دلخواه A و B در شکل (14-2) در یک سیستم نیز به صورت زیر بیان می شود:
یکی از فرضیات در معادله برنولی بدون اصطکاک بودن مایع در حال حرکت است لیکن در عمل چنین فرضی درست نبوده و مایعات در مقابل حرکت ، کم و بیش از خود مقاومت نشان می دهند.
بنابراین در انتقال از نقطه A به نقطه B آب مقداری از انرژی خود را از دست می دهد بنابراین:
که ارتفاع معادلب انرژی ، صرف اصطکاک شده است.
این رابطه را با مثالی از مسایل روزمره زندگی مرور می کنیم:
تخلیه مایعی مثل نفت ، بنزین یا آب از یک بشکه به وسیله قطعه شیلنگ پلاستیکی که با مکش دهان جریان میع برقراذ می شود. شکل (15-2)رابطه برنولی را برای دو نقطه AوC در شکل (15-2) به کار می بریم. یعنی:
در این مثال اختلاف ارتفاع دو نقطه AوC که در واقع انرژی پتانسیل است تبدیل به انرژی جنبشی می شود و موجب جریان آب در داخل لوله شده است. به دلیل ثابت بودن قطر لوله این سرعت در تمام طول لوله ثابت است.
رابطه برنولی را برای دو نقطه AوB در شکل (15-2)به کار می بریم. یعنی:
در واقع در نقطه B فشار منفی یعنی مکش وجود دارد و همین باعث انتقال آب بشکه به ارتفاع بالاتر ، یعنی نقطه B می شود.
تامین فشار در لوله رانش
وقتی پمپی در مدار انتقال سیالی قرار می گیرد ، بر اثر کار کرد پمپ انرژی کل سیال افزایش می یابد. مگکانیزم این افزایش در انواع مختلف پمپ متفاوت است.
الف- پمپهای بالا برنده: در این نوع پمپها آب پس از ورود به محفظه پمپ انرژی ارتفاعی آن افزایش می یابد و از دهانه خروجی بیرون ریخته می شود.
ب- پمپهای فشاری: دراین نوع پمپها آب پس از ورود به محفظه پمپ ، تحت فشار قرار می گیرد و در واقع انرژی راتفاعی ، فشاری و جنبشی شده ، موجب می شود آب در لوله رانش بالا برود. شکل (17-2)
ج- پمپهای دورانی: در این پمپها با توجه به جهت دوران محور پمپ سیال از یک دهانه مکیده از دهانه دیگر با فشار رانده می شود. د حقیقت در این پمپها بر انرژی فشاری سیال افزوده می شود. شکل (18-2)
د- پمپهای گریز از مرکز: در محفظه این پمپها پروانه ای در حال حرگت دورانی است. آب پس از ورود به محفظه بر روی پره های این پروانه سوار شده ، با سرعت دوران می کند بر اثر این دوران و نیروی گریز از مرکز به اطراف (دیواره محفظه) پرتاب می شود یعنی در واقع انرژی جنبشی آن افزایش می یابد این انرژی پس از خروج از دهانه پمپ تبدیل
به انرژی فشاری- ارتفاعی و جنبشی شده موجب حرکت آب در لوله رانش می شود.
عوامل موثر بر فشار لوله رانش
از عوامل موثر بر فشار در لوله رانش دور پمپ و دبی آن است و عوامل دیگر تحت تاثیر این دو عامل می باشند.
الف- دور پمپ: در پمپهای گریز از مرکز هر چه دور پمپ بیشتر باشد انرژی کل آن ،؛ در صورتی که قطر لوله رانش و کنترل دبی می توان فشار را نیز کنترل نمود. اثر دبی و فشار عکس همدیگر است.
افت اصطکاکی در لوله رانش
آب در طی عبور از لوله ها و بر خورد با جداره داخلی آنها ، مقداری از انرژی خود را صرف مقابله با اصطکاک کرده از دست نمی دهد. به ارتفاع معادل این انرژی از دست رفته ، افت اصطکاکی می گویند. افت اصطکاکی در لاله ها به عوامل زیر بستگی دارد:
الف- طول لوله: افت اصطکاکی با طول لوله رابطه مستقیم دارد. یعنی متناسب با افزایش طول لوله در شرایط ثابت مقدار افت نیز افزایش می یابد. لذا لازم است در انتقال آب از مسیرهایی حتی الامکان کوتاه تر استفاده شود. معمولاً مقدار افت را به ازای هر 100 متر طول لوله عنوان می نمایند.
ب- قطر لوله: افت اصطکاکی با قطر لوله رابطه معکوس دارد. یعنی در یک دبی ثابت ، متناسب با کاهش قطر لوله انتخابی ، افت اصطکاکی افزایش و هزینه پمپاژ نیز افزایش می یابد. از طرف دیگر متناسب با افزایش قطر لوله ، هزینه ایجاد شبکه لوله افزایش می یابد. بر این اساس لازم است با در نظر گرفتن شرایط اقتصادی پروژه، مناسب ترین قطر لوله را انتخاب نمود.
ج-دبی جریان: در یک طول مشخص و قطر ثابت ، متناسب با افزایش دبی ، افت اصطکاکی نیز افزایش می یابد.
د- جنس لوله و شرایط جداره داخلی آن : وضعیت جداره داخلی لوله ها یکی از عوامل مهم در میزان افت اصطکاکی است. بدین صورت که هر چه جداره داخلی صاف تر باشد میزان افت کمتر و متقابلاً لوله های چدنی-سیمانی با جداره های زیر افت اصطکاکی بیشتری زا به وجود می آورند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 37 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید