محاسبات انتخاب پمپ

محاسبات انتخاب پمپ به پارامتر های ارتفاع ، خلا زایی(کاویتاسیون) ، منحنی های مشخصه ، منحنی ارتفاع – دبی ، قدرت پمپ ، بازده و ارتفاع مکش مثبت بستگی دارد. در تصفيه خانه هاي آب براي انتقال آب، مواد شيميايي و پساب يا لجن بين واحدهاي مختلف از پمپ استفاده ميشود. پمپ انرژي لازم را با افزايش ارتفاع و سرعت به آب ميدهد تا جريان از نقاط با ارتفاع كمتر به سمت نقاط با ارتفاع بيشتر جريان يافته يا افت ارتفاع آن را جبران كند. 

در مطالعه هيدروليك پمپ با انواع مختلف ارتفاع مواجه هستيم كه عبارتند از:

1. ارتفاع مكش استاتيكي
2. ارتفاع استاتيكي رانش
3. ارتفاع استاتيكي كل TSH
4. ارتفاع كل مورد نياز يا ارتفاع ديناميكي كل (TDH) كه برابر مجموع ارتفاع استاتيكي كل، ارتفاع اصطكاكي و افتهاي موضعي مي باشد. 

اين ارتفاعها در شكل زیر نشان داده شده اند.

ارتفاع اصطكاكي شامل افت ارتفاع در لوله هاي مكش و رانش است كه توسط رابطه دارسي- وايسباخ و يا رابطه هيزن-ويليامز محاسبه ميگردد. افتهاي موضعي نيز شامل افت ايجاد شده توسط اتصالات، شيرآلات و خم ها ميباشند و به صورت تابعي از ارتفاع سرعت بيان مي شوند.

خلاءزايي يا کاویتاسیون

خلاءزايي يا حفره زايي یا کاویتاسیون پديده اي است كه در شرايطي كه فشار سيال تا حد مشخصي كاهش مي يابد، رخ مي دهد. در اين وضعيت حباب هاي ريزي در سيال به وجود مي آيند كه پس از انتقال به ناحيه هاي پر فشار تركيده و خوردگي را سبب ميشوند. خلاءزايي بيشتر در پمپ ها، شيرهاي كنترل و ساير مكان هايي كه سيال با سرعت زياد جريان دارد، به وجود مي آيد.

روشهاي هيدروليكي كاهش خطر خلاءزايي (کاویتاسیون) :

1. افزايش قطر لوله مكش ورودي به تلمبه 
2. كاهش سرعت پمپ
3. كاهش ارتفاع منفي استاتيكي در سمت مكش تلمبه
4. كاهش دبی جريان 
5.  استفاده از چند پمپ كوچكتر به جاي يك تلمبه بزرگ 

منحني هاي مشخصه

مشخصات پمپ نظير ارتفاع، بازده، توان مصرفي و دور موتور براي هر دبی خاص در منحني هاي مشخصه نشان داده مي شوند.
منحني هاي مشخصه پمپ، كه نمونه اي از آن در شكل زیر نشان داده شده است، ميزان تغييرات توان ورودي، بازده و ارتفاع را در دبی هاي مختلف نشان مي دهند. سازندگان تلمبه، اين منحني ها را همراه با پمپ عرضه مي كنند.

منحني ارتفاع- دبی

در صورتي كه منحني ارتفاع- دبی سامانه و منحني مشخصه پمپ همانند شكل زیر (د)در يك دستگاه مختصات رسم شده است، نقطه تقاطع دو منحني، نقطه كار سامانه را نشان ميدهد و با مشخص شدن اين نقطه دبی ، ارتفاع و ساير مشخصات پمپ و سامانه به دست خواهد آمد. در ايستگاه تلمبه زني كه از چاه تر با نوسانات زياد سطح آب استفاده ميشود (يا به طور كلي نوسانات ارتفاع كل استاتيكي وجود داشته باشد)،بهتر است از دو منحني افت يكي در تراز حداكثر سطح آب در چاه تر و ديگري در تراز حداقل سطح آب در چاه تر استفاده شود. 

توان مفيد و بازده پمپ 

یکی از محاسبات انتخاب پمپ مربوط به توان مفيد يا هيدروليكي PH مقدار تواني است كه توسط پمپ به سيال داده ميشود و مقدار آن تابعي از ارتفاع و دبی مي باشد.بازده تلمبه از تقسيم توان هيدروليكي بر توان مصرفي توسط تلمبه به دست مي آيد. معمولا بازده تلمبه به ازاي دبی ها و ارتفاع هاي مختلف محاسبه و همراه با منحني مشخصه ارايه ميشود.

ارتفاع مكش مثبت خالص

یکی از محاسبات انتخاب پمپ محاسبات مربوط به ارتفاع مکش مثبت خالص است. در قسمت ورودي تلمبه فشار نسبت به سطح آب در چاه كمتر مي شود. فشار به وجود آمده در اين مقطع فشار مكش يا ارتفاع مكش مثبت خالص NPSH ناميده ميشود. NPSHبه دو گروه ارتفاع مكش مثبت خالص موجود در سامانه و ارتفاع مثبت خالص مورد نياز تلمبه دستهبندي مي شود. ارتفاع مكش مثبت خالص موجود به موقعيت و نحوه ورود آب به تلمبه بستگي دارد و مقدار آن از رابطه زیر محاسبه مي شود.

NPSH = Habs + Hs – h l – H vp

ارتفاع مثبت خالص مورد نياز تلمبه كه توسط سازنده پمپ ارايه ميگردد، حداقل ارتفاع مثبتي است كه در دهانه مكش تلمبه بايد وجود داشته باشد. در اين صورت مقدار محاسبه شده براي ارتفاع مثبت خالص موجود در سامانه بايد برابر يا بزرگتر از ارتفاع مكش مثبت خالص مورد نياز پمپ باشد.

در اين رابطه Habs ارتفاع فشار مطلق محيط بر روي سطح آب در چاه مكش، Hs ارتفاع استاتيكي مايع بالا تلمبه (اگر سطح
مايع در چاه تر پايينتر از محور پروانه باشد، Hsرا منفي در نظر مي گيريم)، h L افت ارتفاع كل در لوله هاي مكش (مجموع افت
اصطكاكي و موضعي)، H vpفشار مطلق بخار سيال در دماي مورد نظر را نشان مي دهند.

ارتفاع مثبت خالص مورد نياز پمپ در دبی هاي مختلف همراه با منحني مشخصه تلمبه توسط سازنده ارايه ميگردد. بعضي اوقات با داشتن ارتفاع مكش تلمبه، ارتفاع نصب تلمبه تعيين ميشود. در هر صورت مساله ارتفاع مكش در پمپ هاي مورد استفاده در تصفيه خانه آب ميتواند اهميت داشته باشد.