ویژگی ها و تعریف پمپ:

مقدمه:

نیاز انسان به آب و جابجایی آن از نقطه ای به نقطه ای دیگر سبب شد که انسان به فکر ساخت دستگاهی که این مشکل رابرطرف کند بیافتد. اولین نمونه های پمپ ها که نیروی محرک آنها توسط انسان یاحیوانات تامین میشد، توسط مصریان باستان در ۱۷ قرن پیش از میلاد مسیح ساخته شد و مورد استفاده قرار گفتند.آنها توانسته بودند آب را با پمپ های رفت و برگشتی از عمق ۹۱٫۵ متر ی زمین بیرون بکشند. در یونان باستان نیز پمپ های رفت و برگشتی با طرح ساده ۴ قرن قبل از میلاد ساخته شده بود. تاریخ مشخصی در مورد ابداع پمپهای سانتریفیوژوجود ندارد ،اما گفته میشود که نقاشیهای لئوناردو داوینچی در قرن پانزدهم میلادی نشان میدهد که چگونه با اعمال نیروی گریزازمرکز به آب درون یک لوله خمیده ، آب را تا مقدار معینی بالا برد.

اولین پمپ های سانتریفیوژ در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم توسط مهندسین فرانسوی و ایتالیایی ساخته شده و کاربرد عملی یافتند (۱۷۳۲). در نیمه های قرن نوزدهم عیب اصلی پمپهای رفت و برگشتی که عبارت از مقدار جریان پایین می باشد، موجب این شدکه پمپ های سانتریفیوژ با استقبال بیشتری روبرو شوند و جایگاه وسیعتری در صنعت پیدا کنند.

ایران پس از روسیه، دومین کشور از نظر دارا بودن ذخایر گازی است. میزان ذخایر گازی شناخته شده ایران معادل ۱۷۶ میلیارد بشکه نفت خام است که معادل حدود ۵/۱۵ درصد کل ذخایر گاز جهان است. اکنون ایران با تولید ۱۱۵ میلیارد مترمکعب گاز طبیعی در سال پس از روسیه، آمریکا و کانادا چهارمین تولید کننده گاز طبیعی جهان است. گاز ثروت ملی مردم ایران است بنابراین باید حداکثر استفاده از آن صورت گیرد.

برای اینکه ما بتوانیم از این ثروت ملی بخوبی استفاده ونگهداری کنیم باید از تجهیزات مناسب استفاده کنیم که یکی از این تجهیزات مخازن و پمپ های نگهداری مواد شیمیایی مانند گاز و نفت است.

ما در این پژوهش سعی بر آن کردیم که به شیوه ای نو به این دو موضوع مهم یعنی پمپ ها و مخازن بپردازیم.

هدف:

هدف کلی:

آشنایی با انواع پمپ ها ومخازن- اجزای سازنده -طرز کار آنها و روشهای طراحی آنها

 

هدف های جزئی:

در صنعت ،انتخاب پمپها ومخازن متناسب با نیاز-موضوع بسیار مهمی می باشد

درنتیجه این گروه تصمیم بر آن گرفت که تحقیقاتی مفید در این موضوع تهیه وارائه نماید تا بتواند اطلاعات علمی خود ودیگر اعضای کلاس را دراین موضوع پر اهمیت درصنعت افزایش دهد.

از سوی دیگر با توجه به پیشرفت هایی که کشورمان در سال های اخیر داشته و چشم انداز هایی که برای پیشرفت صنعت مخصوصا صنایع مربوط به نفت و گاز و دیگر مواد شیمیایی پر اهمیت دارد بر لزوم آشنایی یک مهندس شیمی با پمپ ها و مخازن می افزاید.

 بدون شک این تحقیق میتواند تجربه ای مفید برای اعضای گروه باشد که درآینده بتوانند در صنعت از آن استفاده کنند.

تعریف پمپ:

پمپ یا تُلُمبه وسیله‌ای مکانیکی برای انتقال مایعات است که با افزایش فشار جریان آن، امکان جابجایی مایعات را به ارتفاعی بالاتر (با افزایش هد) یا حتی پایین دست (معمولاً حوضچه یا مخزن) فراهم می‌آورد.

به طور کلی پمپ به دستگاهی گفته می شود که انرﮊی مکانیکی را از یک منبع خارجی اخذ و به سیال مایعی که از آن عبور می کند، انتقال می دهد. در نتیجه انرﮊی سیال پس از خروج از این دستگاه (پمپ) افزایش می یابد. به عبارت دیگر پمپ دستگاهی است که انرﮊی مکانیکی را به انرﮊی هیدرولیکی تبدیل می کند و نتیجه آن افزایش انرﮊی پتانسیل (فشار سیال عبوری از پمپ )و یا انرﮊی جنبشی (سرعت سیال) و انتقال سیال می باشد. در پمپ ها تغییرات انرﮊی سیال همواره به صورت تغییر فشار سیال مشاهده می گردد. از پمپها برای انتقال سیال به یک ارتفاع معین و یا جا به جایی آن در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می نمایند. به عبارت کلی تر از پمپ برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می کنند

اساس مکش پمپ ها:

هوا در سطح زمین دارای فشاری معادل ۶/۱۴ پوند بر اینچ مربع و یا یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. لوله طویلی را در نظر بگیرید که یک انتهای آن بسته شده است، اگر این لوله را پر از آب کرده و آن را بطور وارونه در تشک حاوی آب قرار دهیم، سطح آب در درون لوله رفته پایین می آید و این عمل تا زمانی که فشار هوای خارج ( اتمسفر ) و فشار حاصل از ستون آب به درون لوله به یک اندازه برسند، ادامه خواهد یافت. به تجربه دیده شده است که تعادل مذکور هنگامی حاصل می گردد که ارتفاع آب درون لوله برابر با ۳۲ فوت باشد.

بنابراین ستونی از آب به ارتفاع ۱۰ متر، دارای فشاری معادل یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

حال چنانچه لوله ای طویل را در یک انتها مسدود نموده و انتهای دیگر آن را به ظرف حاوی آب وارد سازیم و هوای درون لوله را تخلیه کنیم، خواهیم دید که آب لوله با فشار اتمسفر ( یک کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ) به طرف بالا حرکت می کند.

اگر بتوان تمام هوای درون لوله را تخلیه نمود، سطح آب درون لوله تا ارتفاع ۳۲ فوت بالا می رود.انجام این کار، یعنی تخلیه کامل هوا و صعود سطح آب به ارتفاع ۱۰ متری امکان پذیر نیست، چرا که حدوداً در ارتفاع ۶ تا ۷/۶ متر عمل بالا رفتن متوقف می گردد و سطح آب به صورت ساکن، باقی می ماند. علت این امر وجود وزن ستون آب است که در عمل تعادل فشار هوای بیرون و درون لوله مداخله نموده و این عمل را تسریع می بخشد. اولین کار پمپ عبارت است از تخلیه هوا از درون لوله مکش، این عمل باعث می شود که فشار اتمسفر بتواند به مایعات فشار وارد نموده و آن ها را به قسمت چرخنده پمپ و یا پیستون هدایت نماید. باید بخاطر سپرد که پمپ باید حداکثر بین ارتفاع ۶ تا ۷/۶ متری از سطح مایع قرار گیرد تا بتواند عمل جابجایی مایع را به خوبی انجام دهد.کـار دوم پمپ عبارت است از دادن انرژی به مواد سیال و هدایت آن ها از محفظـه پمپ ( محل قرار گرفتن قسمت چرخنده ) به مقصد نهائی.

اجزا اصلی و ساختمان مکانیکی:

هر پمپ گریز از مرکز دارای سه بخش اصلی زیر است که هرکدام از آنها از

اجزای مختلفی تشکیل شده است:

۱- محرک ۲- محفظه آب بندی ۳ – پوسته

 محرک:

در پمپ های دوار معمولا از سه نوع محرک الکترومغناطیسی

(الکتروموتور) ،دیزلی وتوربینی استفاده میشود.

محرک الکترو مغناطیسی یک ژنراتور بوده که انرژی الکتریکی رابه حرکت دورانی تبدیل می کند.محرک توربینی به کمک انرژی بخار آب ؛محور پمپ را می چرخاند. محرک دیزکی نیز موتوری است که با سوخت فسیلی معمولا گازوئیل کار میکند.خروجی محرک به کمک کوپلینگ به میل محور پمپ متصل شده و این میل محور وارد محفظه آب بندی میشود . در این محفظه دو یاتاقان (ساچمه ای) قرار داشته که درون روغن غوطه ورمیباشندوحکم تکیه گاههای میل محور رادارند.انتهای میل محور به یک پروانه که درون پوسته جا دارد متصل شده است.

پوسته: که قسمت عمده آن پروانه و شافت است.

الف – پروانه

ایمپلرها با انواع مختلف یک دهنه ،دودهنه،باز،

اصولا پروانه های دودهنه دارای نیروی محوری Trust کمتر اما هزینه ساخت گرانتر میباشند.همچنین پروانه های باز و نیمه باز از نظر هزینه ساخت ارزانتر میباشند.مشخصه های مایع و وجود ذرات جامد،روانی وناروانی مایع وپارامترهایی ازاین قبیل درنوع استفاده از ایمپلرموثرهستند.پروانه های باز درپمپ های محوری وبسته در پمپ های شعاعی بکار میروند.که برای نوع باز برای مایعات حاوی ذرات جامد و الیاف دار نوع بسته برای مایع های تمیز و بدون ذرات شناور مناسب می باشند. نوعی از پروانه های باز نیز برای مخلوط مایع و جامد بکار میروند.

بنابراین ساده ترین نوع پروانه،پروانه باز بوده که برای انتقال مایعات حاوی ناخالصی جامدشناوربکارمیرود.پروانه نیم باز نیز برای مایعات رسوب زا بکار برده میشود.کاربرد پروانه بسته نیز در ظرفیت های بالا و به دودسته یک چشمی و دوچشمی تقسیم میشود.

تعریف پروانه نیز به عنوان بخشی اساسی،قسمت متحرک پمپ است که مایع ورودی به چشم را به علت داشتن حرکت دورانی به خارج میراند. لازم است که اشاره کنم هرچه اندازه ذرات شناوربیشترباشدتعدادپره ها کمترخواهدبود.

وضع قرار گرفتن پروانه در پوسته باید به نحوی باشد که فاصله بین آن و پوسته حداقل ممکن باشد.این فاصله باعث میشود که مایع بین پوسته وپروانه قرار گرفته از یک طرف آن راروغن کاری کندوازطرف دیگرمانع سایش پوسته و پروانه شود.به همین دلیل نباید این نوع پمپ را بدون مایع راه اندازی کرد.پمپ ای گریز ازمرکز توانایی ایجاد فشار بالا را ندارند لذا برای رسیدن به فشار بالا از چند پروانه ای ها استفاده میشود.این پمپ برای حجم زیاد و فشار پایین بهترین راندمان را دارد.میتوان جریان خروجی را بردن اینکه درداخل فشار زیاد شودبدون هیچ خطری متوقف کرد.همچنین این پمپ ها جریان خروجی یکنواختی دارند.اگراین نوع پمپ باخروجی بسته کارکند،درجه حرارت مایع درون پوسته افزایش یافته وبا تولیدبخار در قسمت داخلی دچار ارتعاش میشود که دراین وضع گویند پمپ هوا گرفته و باید هواگیری شود.

ب – رینگ های سایشی

تنها نقطه ای که پوسته و پروانه به عنوان اجزای دورانی و ثابت باهم در در تماس قرارمیگیرندمحل رینگهای سایش است.ممکن است که پمپ به دلایل مختلف دچارارتعاش شود. این ارتعاش باعث ساییده شدن پروانه و پوسته میگردد.دربعضی مواقع باعث جام کردن پمپ میشود.برای جلوگیری ازاین وضع از یک حلقه سایش استفاده میشودکه هم درپروانه و هم درپوسته کارگذاشته میگردد. با کمی لقی ونشت مایع ازمابین این دو رینگ حرکت دورانی ایمپلر بدون ارتعاش ومشکلات مکانیکی صورت میگردد.

لقی مابین دورینگ پوسته و پروانه موجب عبور لایه ای ازمایع پمپاژ شده میشودکه بعنوان مستهلک کننده ارتعاش عمل میکند.اما نشت زیاد مایع نیزباعث افت کارآیی پمپ و هدر رفتن قدرت محرک میگردد. ارتعاش زیاد،فشارزیاد وکارمداوم باعث سائیده شدن رینگ ها شده که باید به موقع تعویض شوند.

ج- شافت

نقش اساسی شافت انتقال گشتاور وارده،به هنگام راه اندازی و عملکردو همچنین به عنوان نشیمنگاه و تکیه گاهی برای دیگر قطعات دوار است. حداکثر خیز شافت در شرایط دورانی می بایداز حداقل لقی ما بین قطعات دوار و ثابت کمتر باشد.بار های اعمالی به شافت عبارت است از:

- گشتاور – وزن قطعات – نیروی هیدرولیکی شعاعی ومقدار طراحی شافت ها این بارها به طور همزمان با فاصله یاتاقان ها ،مقدارover huge آویخته ازیک سر،سرعت های بحرانی ومحل تاثیر بارها مورد بررسی قرارمیگیرند. همچنین شافت ها می بایست تحمل بار های ضربه ای ناشی از پیچش و عدم پیچش و تنش های حرارتی بهنگام سرد و گرم شدن را داشته باشند.

- شافت صلب و انعطاف پذیر(نرم)

شافتی که سرعت (دور) عملکرد نرمال آن پایین تر از دور بحرانی نخست آن قرار گیرد به شافت صلب موسوم است. اگر دور عملکرد آن بالاتر از اولین دور بحرانی قرار گیرد آن

را شافت انعطاف پذیر گویند.

معمولا دور عملکرد ۲۰% کمتر و ۲۵%– ۴۰% بالاتر از دور بحرانیcritical speed نگه میدارند. هنگام راه اندازی و خاموش کردن دستگاه باید خیلی سریع از دور بحرانی عبور کرد.

د- یاتاقان ها

وظیفه یاتاقان ها در پمپ نگهداشتن شافت و روتور در مرکز شافت درمرکزاجزاء ثابت و تحمل بارهای شعاعی و محوری است .تحمل کننده بارهای شعاعی را یاتاقان ها ی شعاعی و تحمل کننده های بارهای محوری را یاتاقان های محوری نامند. البته یاتاقان های محوری در عین حال بار شعاعی را نیزتحمل میکنند.یاتاقان های مابین کوپلینگ و پمپ را این بوردویاتاقان های سمت دیگر را اوت بورد گویند.

در پمپ های آویخته از یک سر شافت آن یاتاقانی که به پروانه نزدیکترباشد رااین بورد و دورتری را اوت بورد گویند. .یاتاقان های محوری در سمت اوت بورد نصب می کنند.

ﻫ – کوپلینگ ها

کوپلینگ ها برای انتقال دور و گشتاور از ماشین محر ک به ماشین متحرک به کارمیروند.وظیفه ی دیگر کوپلینگ از بین بردن نا هم محوری ،انتقال بارهای محوری مابین دو ماشین و تنظیم شافت های محرک و متحرک در مقابل سائیدگی می باشد.

کوپلینگ ها دو نوعند:

کوپلینگ صلب: در مواقعی که دقت هم محوری باید بالا باشد از این نوع کوپلینگ استفاده میکنند.همچنین درمواقعی که لازم باشدکه یکی ازروتورها توسط شافت دیگر نگهداشته شود ،این کاررابوسیله کوپلینگ صلب انجام میدهند.در این نوع کوپلینگ ها اگر دقت هم محوری کم باشد باعث ایجاد مشکلات مکانیکی میگردد.

انواع متداول کوپلینگ صلب عبارتند از :

۱- فلنجی با پیچ های مناسب (استفاده رایج در پمپ های عمودی)

۲- کلمپی چاک دار

۳- در امتداد محور

 کوپلینگ انعطاف پذیر:

این کوپلینگ های علاوه براینکه وظیفه انتقال قدرت ازموتوربه پمپ(شافت)رادارند عمل ازبین بردن ناهم محوری بین دو شافت محرک و متحرک را نیز انجام میدهند. کوپلینگ های انعطاف پذیر به غیر از مدل چرخ دنده ای برای دورها و قدرت های پایین استفاده میشوند.

و – غلاف ها

جهت جلوگیری از فرسایش،خوردگی و ساییدگی در محل کاسه نمدها ویاتاقان های داخل و دیگر قسمت ها از غلاف های مناسب استفاده میشود.

تقسیم بندی پمپ ها:

دسته بندی های مختلفی از پمپ ها بر حسب مورد کاربرد ,جنس مواد تشکیل دهنده آنها ,مایعی که پمپ می کند ,حتی وضعیتی که نصب می شود و غیره به عمل آمده است همانند : پمپ های شیمیایی ,پمپ های پلا ستیکی ,پمپ های عمودی یا افقی ,تغذیه بویلر ها , پمپ های همه کاره , چاه عمیق پا لا یشگاهی , distillate,condensate پمپ های خلا , پمپ های فاضلابی, slarry وغیره.

یکی از تقسیم بندی های جامع و رایج ,پمپ ها رابرمبنای نحوه انتقال انرژی به سیال در کل به دوگروه پمپ های دینامیکی( dynamic) و پمپ های جابجایی(ِDisplacement) تقسیم بندی می کنند.

دو دسته فوق را از جهات گوناگون می توان با هم مقایسه کرد :

۱) حد اکثر انرﮊی (فشار ) ایجاد شده توسط پمپ ها ی دینا میک (سانتریفوﮊ ) محدود بوده و به هد معروف است که با بستن شیر خروجی به طور کامل (شدت جریان صفر )به وجود می آید در حالیکه حد اکثر فشار پمپ های جابجایی با توجه به فشار سیستم تعیین می شود. یعنی پمپ تا جایی که مورد نیاز سیستم باشد فشار خود را به آن حد می رساند.

۲) در پمپ های دینامیک انرژی افزوده شده ابتدا به سرعت تبدیل شده و سپس در حلزون و سر انجام در دیفیوزر به فشار تبدیل می شود در حالی که در پمپ ها ی جا به جایی انرژی مورد نظر مستقیما به فشار تبدیل می شود .

۳) در پمپ های دینامیک انرژی بطور پیوسته و بدون انقطاع به مایع افزوده می شود در صورتی که در پمپ های جابجایی انرژی درریود های معینی به مایع تزریق می شود .

۴) اصولا پمپ های جابجایی برای مقادیر اندک جریان در فشارهای بالا و مایعات لزج به کار می رود و پمپ های دینامیک برای فشار های متوسط و جریان های زیاد مورد استفاده قرار می گیرد .

پمپ های دینامیکی:

پمپ های دینامیکی به دو دسته تقسیم می شود:

۱- پمپ های سانتریفوژ ( CENTRIFUGAL PUMPS ):

ساختمان ایـن نوع پمپ هـا به صورتی است که بر روی محور دوار ( در مرکز پمپ ) پره هایـی قرار داده شـده که بـا دوران خود مایعـات و مواد سیال را به اطراف پرتـاب می نمایند. جدار این پمپ به صورت حلزونی ساخته شده و مایع که دارای سرعت نیز می باشد از قسمت حلزونی به طرف مدخل خروجی پمپ رانده می شود.

سیالی که در اطراف پره ها موجود است در اثر حرکت دورانی به محور به اطراف پرتاب شده و در نتیجه در اطراف محور خلاء ایجاد می شود و بدین ترتیب سیال از مجرای ورودی به داخل محفظهء حلزونی شکل پمپ مکیده شده و از مجرای خروجی به خارج منتقل می گردد.

راندمان پمپ به موقعیت قرار گرفتن پره های پمپ، فاصله آن از محفظه حلزونی شکل و سرعت حرکت محور بستگی دارد. زاویه قرار گرفتن پره های پمپ ها نیز در بالا بردن راندمان پمپ مؤثر است. مثلاً چنانچه وضعیت پره های پمپ نسبت به مرکز به صورت عمودی باشد راندمان پمپ کمتر از زمانی است که پره ها بطور مایل بوده و در جهت حرکت مایع به صورت منحنی قرار گرفته باشند.

به علت اینکه سیال در اثر حرکت دورانی محور به اطراف پرتاب شده و در مرکز پمپ خلاء ایجاد می شود دهانه لوله ورودی در پمپ های سانتریفوژ در مرکز قرار دارد تا با استفاده از خلاء ایجاد شده در این محل انتقال سیال سریع تر و بهتر انجام بگیرد.

پمپ های گریز از مرکز دارای دو امتیاز برجسته می باشند: اولاً جریان مایع در آن ها یکنواخت است. ثانیاً اگر لولهء خروجی پمپ مسدود یا تنگ شود، فشار زیادی که برای ساختمان پمپ مضر باشد تولید نکرده و بار آن به اندازه ای نمی رسد که موتور محرک پمپ را از کار بیندازد.

برای بکار انداختن پمپ باید همیشه محفظه آن را از مایع مورد پمپاژ پر نموده و هوای محبوس در محفظه را خالی نمود. این عمل را آبگیری ( Priming ) می نامند. هرگاه پمپ در سطحی پایین تر از مخزن حاوی مایع مورد استفاده واقع شود، لزومی به آبگیری نخواهد بود. ( به این علت که محفظه پمپ همواره پر از مایع بوده و در نتیجه محفظه خالی از هواست )

ساختمان پمپ های گریز از مرکز در ابتدا بسیار ساده بوده و فقط شامل پره، پوسته و محور بودند و لیکن به علت نیاز روز افزون به این پمپ ها، به سرعت تکامل یافته و ساختمان آن ها پیچیده تر شد و قطعات دیگر به آن ها افزوده شدند از قبیل رنگ های سایشی، لائی های آب بندی، پره های ثابت برای هدایت بهتر آب در خروج از پرهء متحرک و ورود به محفظه حلزونی و غیره.

پره های پمپ های سانتریفوژ به سه دسته تقسیم می گردند: باز، نیم باز و بسته.

خصوصیات برجسته پمپهای سانتریفیوژ:

۱-جریان تخلیه مایع در آنها آرام و یکنواخت است

۲- متنوع بودن این پمپ ها با خصوصیات زیاد و گوناگون

۳- رضایت بخش بودن راندمان

۴- تناسب برای کارکردن با موتورهای برقی و موتورهای احتراقی

۵- پایین بودن هزینه نگهداری

۶- دامنه کاربرد آنها در پروژه های کشاورزی ، صنعتی و آبرسانی فوق العاده بالاست زیرا از نظر دبی و ارتفاع تولیدی وسعت زیادی را پوشش میدهد .

۷- فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی ایجاد میکند .

پمپ های سانتر فیوژ به سه دسته تقسیم می شود:

الف) پمپ های سانتریفوژ(جریان شعاعی):

عملکرداین پمپ به این صورت است که درآن سیال موازی محور واردچرخ پمپ شده وعمود برآن ازچرخ خارج می گردد.این پمپ ها معمولاً برای ایجادفشارهای بالا دردبی های کم به کارمی روند. پمپ های سانتریفوژ شایع ترین نمونه ازپمپ ها هستند .

ب) پمپ های محوری:

سیال موازی محور وارد پمپ می گردد و به طور موازی نسبت به محور ازچرخ خارج می گردد . دراین پمپ قسمت اعظم فشار مایع را نیروی پرتاب پره های پروانه تامین میکند . این پمپ برای تولید دبی های زیاد با ارتفاع کم کاربرد دارد .( دبی زیاد ، ارتفاع ک ، نیروی پرتاب پروانه )

ج) پمپ های نیمه سانتریفوژ(یا باجریان مختلط):

سیال موازی محور وارد چرخ پمپ می گردد و به طورمایل نسبت به محورازچرخ خارج می گردد.این پمپ ها برای ایجادفشارها و دبی های متوسط به کارمی روند .این پمپ هانسبت به پمپ های سانتریفوژتوانایی بیشتری دراستفاده وبه کارگیری دبی های یالا رادارند . این پمپ دارای دو قسمت است ، یکی جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل محور گردان با چرخدنده میباشد . برخلاف پمپهای گریز از مرکز که مایع را با سرعت به قسمت خروجی پمپ هدایت میکند در پمپهای گردشی مقداری از مایع بین دنده های چرخدنده پمپ به اصطلاح به تله می افتند و باعث میشوند سرعت مایع در خروجی کاهش یابد . این پمپ ها بیشتر برای روغن کاری کاربرد دارند.

کاربرد پمپ های سانتریفیوژ:

دامنه کاربرد پمپ های سانتریفیوژ بسیار وسیع بوده ،ودرصنایع شیمیایی،کاغذسازی، صنایع غذایی ولبنیات ،فلزات مذاب،آب وفاضلاب ،فع موادزائد،نفت وپتروشیمی ودیگر موادبه کارمی روند.از نظرظرفیت وهد،توانایی این پمپ ها برای ظرفیت های بالاومتوسط نوع جریان وتری و هدهای پایین نوع محوری و هدبالانوع شعاعی می باشد.

البته دو کمیت هد و ظرفیت مستقل از هم نیستندوبه شکل،اندازه و سرعت ایمپلر بستگی دارند.

پمپ مخصوص (اژکتور):

اژکتورها دستگاهی هستند که گازها و بخارات را از یک فضای خالی خارج کرده و آن ها را برای تخلیه کردن در یک فشاری بالاتر متراکم نموده. زمانیکه اختلاط گازها یا بخارات با سیال راندمانی امکانپذیر باشد.

اژکتورها تا حدودی دارای قیمت هایی کمتر و هزینه نگهداری کمی نسبت به پمپ ها دارند. معمولا اژکتورها دارای یک شیپوره همگرا- واگرای درونی دارند. که در آن سیال رانده شده برای تغذیه و یک شیپوره بزرگ تر بیرونی که در آن گازها تخلیه شده. ممنتم یا انرژی سیال خروجی از شیپوره راندنی دارای سرعت بالا می باشد. اما به میزان جزئی این سرعت به گازهای در حال تخلیه هم وارد می شود. پس در این صورت سرعت مخلوط ما کمتر از سرعت سیال وارد شده می باشد. ولی در هر صورت سرعت آن بیشتر از سرعت صوت می باشد. پس در این صورت شیپوره بزرگ تر بعنوان یک دیفیوزر همگرا- واگرا است که در آن فشار افزایش یافته و سرعت صوت کاهش یافته.

ساختمان اژکتور و اساس کار آن:

اژکتور دارای ساختمانی شیپوری (Venturi) است. هوا یا بخار فشرده از طریق یک لوله باریک (Nozzle) به سرعت جهش مانند (Jet) به فضای مخروطی شیپور هدایت می شود.

مسلم است که فشار خروجی اژکتور از ورودی آن بیشتر است و علت بر نگشتن گاز از خروجی اژکتور به ورودی آن سرعت زیاد مخلوط آب و گازها در خرطومی (Diffuser) اژکتور است.

موارد کاربرد اژکتورها:

می دانیم که نقطه جوش تابع مستقیمی از فشار محیط است. به عبارت صحیح تر، فشار و نقطه جوش رابطه مستقیمی با هم دارند. لذا کاهش فشار محیط ، کاهش نقطه جوش را به همراه دارد. با توجه به این عبارت اهمیت اژکتور به عنوان تنها وسیله تولید خلاء در صنایع نفت و پتروشیمی مشخص می شود از موارد استفاده اژکتور می توان به دو مورد زیر اشاره کرد:

۱) همان گونه که می دانیم هیدروکربن ها در درجه حرارت های بالا ممکن است شکسته شوند و یا با ذرات دیگر ترکیب شوند، بنابراین برای تصفیه و تفکیک نفت خام در پالایشگاه ها از برج های خلاء استفاده می شود به دلیل اینکه در اینگونه برج ها درجه حرارت پایین آمده و قادر خواهیم بود بدون ازدیاد درجه حرارت به میزان زیاد مواد را تفکیک و تصفیه کنیم.

۲) تخلیه یک طرفه مایعات از دیگر استفاده های اژکتورهاست که در این حالت اژکتور همانند یک تلمبه عمل می نماید که در صنعت به(جت پمپ ) معروف است.

قطعات اصلی اژکتورها :

اژکتورها از لحاظ دسته و تقسیم بندی انواع متفاوتی ندارند و همواره یک اژکتور می تواند از قطعات اصلی زیر تشکیل شده باشد :

۱) سرپوش بازدید افشاننده

۲) صافی بخار

۳) سرپوش افشاننده

۴) ورودی بخار آب

۵) سرپوش ورودی

۶) ورودی

۷) افشاننده

۸) مبدل فشار به سرعت یا خرطومی

۹) خروجی

پمپ های جا بجایی :

پمپ های جا بجایی به دو دسته تقسیم می شود :

۱) پمپ های رفت و بر گشتی:

این نوع پمپها وسایلی هستند که انتقال انرﮊی از آنها به سیال به صورت پریودیک و دوره ای می باشد. نیروی محرکه این نوع پمپها نیز غالبا توسط موتورهای الکتریکی تامین می گردد. در این نوع پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می شود. با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش شده و در نتیجه مایع از طریق یک شیر ورودی داخل سیلندر می گردد. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت می گردد. شیرهای ورودی و خروجی یکطرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون، از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم فشار و بالعکس ممانعت شود. اگر بجای پیستون، پلانجری در داخل سیلندر رفت و آمد کند در این حالت به آن پمپ پلانجری می گویند. در ضمن چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد پمپ از نوع دیافراگمی است. فرق میان پیستون وپلانجر در این است که طول سر پیستون کوتاه تر از مسافتی است که پیستون درون سیلندر طی می نماید، در حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن در داخل سیلندر می باشد. از طرفی در پمپهای پیستون از حلقه یا رینگی جهت آب بندی پیستون و سیلندر استفاده شده است که روی بدنه پیستون قرار گرفته و همراه آن حرکت می کند، در حالیکه در پمپهای پلانجری این رینگ روی سیلندر قرار دارد و ثابت است. این پمپها معمولاً کم ظرفیت هستند ولی فشار خروجی سیال را می توانند تا مقدار زیادی افزایش دهند. بنابراین از این پمپها در جاهایی که نیاز به جا به جا کردن سیالی با حجم کم ولی فشار بالا می باشد استفاده می کتتد. در ضمن باید به این نکته نیز توجه داشت که جریان سیال در این پمپها به صورت غیر یکنواخت می باشد. نکته بسیار مهم در مورد این پمپ ها آن است که هرگز نباید آنها را در حالیکه شیر خروجی پمپ (دیسچارج پمپ) بسته است روشن نمود. یکی ازخصوصیات اصلی این پمپ ها این است که در زمانیکه پمپ مشغول کار می باشد بایستی محلی برای تخلیه مایع مکیده شده موجود باشد. این نکته ای مهم و قابل توجه است و چنانچه شخص مسئول بهره برداری از پمپ بخواهد اقدام به بستن مجرای خروجی آن نماید، باید کاملاً مطمئن گردد که مجرای خروجی دیگری برای تخلیه مایع وجود دارد. در غیر این صورت بر روی قطعات پمپ فشار وارد شده و ممکن است که منجر به سوختن الکتروموتور، ازکار افتادن پمپ، سوختن فیوز و ترکیدن محفظه و لوله ها و سایر معایب دیگر شود.

پمپ های رفت و برگشتی به دو دسته تقسیم می شود :

الف)پمپ های پیستونی:

این نوع پمپ ها در طرح ها و اندازه های مختلف ساخته شده و در بسیاری موارد از آن استفاده می شود و بر حسب احتیاج می توان این پمپ ها را به طریقی ساخت که فشار زیاد بوجود آورند و یا اینکه فقط عمل انتقال مایعات را بدون ایجاد فشار انجام دهند.

طرز عمل پیستونی:

این پمپ تشکیل شده است از سیلندر، پیستون، شیر ورودی و شیر خروجی. سطح پیستون بوسیله دسته ای بر روی چرخ دواری قرار گرفته و در جهت بالا و پایین حرکت می نماینـد. هنگام حرکت پیستون به طرف بالا دریچه A در اثر مکش و برگشت جریان از مجرای خروجی بسته شده و در اثر مکش دریچه B باز و مایع به درون محفظه پمپ مکیده می شود. هنگامی که پیستون به طرف پایین حرکت می نماید دریچه B بسته شده و دریچه A باز می گردد و سیال محبوس در محفظه و تحت فشار پیستون به مجرای خروجـی انتقال می یابد. تکرار این عمـل سبب انتقال سیال از یک محل به محل دیگـر می گردد.

سیلندر باید به نحوی آب بندی شده باشد که مایع نتواند به خارج نشت نماید. هر حرکت رفت پیستون را یک ضربه و مسافتی را که پیستون طی می کند طول ضربه نامند. چون در پمپ های رفت و برگشتی جابجا شدن مایع به طور متناوب انجام می گیرد لذا حرکت مایع در لوله خروجی به صورت حرکت ضرباتی خواهد بود. چون حرکت ضرباتی به لوله خروجی و حتی دستگاه های دیگری که در سر راه هستند، ضرباتی وارد می نماید، باید تدبیری بکار برد که شدت ضربه ناشی از متناوب بودن جریان را کم کند. یکی از راه های کم کردن شدت ضربه، بکار بردن مخزن پر از هوا در سرا راه خروجی پمپ های رفت و برگشتی است. مطابق شکل در حرکت رفت پیستون و یا خروج مایع از پمپ، مقداری از مایع که تحت فشار است هوای مخزن را فشرده و به مخزن وارد می شود. در حرکت برگشت پیستون فشار مایع پایین می آید و هوای فشرده داخل مخزن، مقدار مایعی را که در حرکت رفت وارد مخزن شده بود به خارج می فرستد. در نتیجه مایع وارد لوله خروجی می شود و بدین وسیله از شدت ضربه ناشی از حرکت ضرباتی کاسته می شود. مسئله مهم در بکار بردن مخزن هوا این است که امکان دارد هوای موجود در مخزن به مرور جذب آب شده از میزان آن کاسته شود. اگر این عمل همچنان ادامه یابد بدون اینکه هوای از دست رفته تأکین شود مخزن پر از آب شده و کار خود را انجام نخواهد داد. برای تأمین هوا بهتر است که در قسمت بالای مخزن یک شیر یک طرفه کار گذاشت. یکی دیگر از راه های کم کردن شدت ضربه بکار بردن پمپ های دو ضربه ای است که در شکا نشان داده شده است. پمپ های دو ضربه ای را به دلیل کم کردن شدت ضربه و ظـرفیت بیشتر و تقریبـاً یکنواخت کردن جریان در خروجی بیشتر از پمپ هـای یک ضربه ای بکار می برند.

برای انتقال مایعات و مواد سیال از عمق های زیاد معمولاً شیر یک طرفه ای در مدخل مجرای ورودی پمپ قرار می دهند که این شیر مایع را در مجرای ورودی محبوس نموده، و با ریختن مقدار کمی آب در محفظه پمپ، در شروع عمل پمپ سهولت داده می شود. چون امکان دارد که در مایعات مواد زائی وجود داشته باشد. برای ممانعت از ورود این مواد در مدخل مجرای ورودی پمپ محفظه ای مشبک که معمولاً از توری ساخته شده، قرار می دهند و چون لازم است هر چند مدت یک بار این صافی ها را بازرسی نمود و در صورت کثیف بودن تمیز نمایند این توری به طریقی نصب می گردد که بتوان به سهولت به آن دسترسی حاصل نمود. در پمپ های بزرگ معمولاً این صافی ها را که قابل تعویض می باشند درون گودالی که Suction Well نامیده می شود قرار می دهند.

پمپ دنده ای

پمپ روغن داغ

ب) پمپ دیافراگمی

۱)پمپ دوار

پمپ دوار به سه دسته تقسیم می شود :

الف)پمپ پیچی

ب) پمپ های دنده ای Gear Pumps

این پمپ ها نیز بمانند پمپ های رفت و برگشتی از گروه پمپ های انتقال دهنده با حجم ثابت هستند، با این تفاوت که طرح و ساختمان آن ها ساده تر و احتیاج به شیر یک طرفه مکش ندارند و جریان خروجی آن ها یکنواخت است. این پمپ ها در اندازه های مختلف و با دنده های متفاوت ساخته می شوند چون دنده ها ممکن است دارای دو یا چند دنده باشند.

چرخ دنده بوسیله محور دوار به حرکت درآمده و پس از مکش مایع آن را تحت فشار گذاشته و به طرف خروجی می راند. همان طور که در شکل نشان داده شده است، مایع به وسیلهء دنده هایی که آزاد هستند از ورودی به طرف خروجی برده می شود. دنده هایی که بـه ترتیب آزاد  می شوند خلاء جزئـی در مکش ایجاد کـرده و مایع سریع تر وارد دنده های آزاد می گردد چون در این نوع پمپ ها دنده ها خیلی به هم نزدیک هستند اگر در کارگذاری آن ها دقت کافی نشود تماس دنده ها با یکدیگر باعث خرابی آن ها خواهد شد. این نکته مهمی است که در مورد پمپ های دنده ای بایستی رعایت نمود، و هنگامی که لازم است پمپ تحت تعمیر قرار گیرد باید دقت کافی نمود که برای تعویض واشرها و سایر مصالح این فواصل بطور ثابت و معین باقی بمانند.

باید توجه داشت که این دنده ها همواره روغن کاری شده که خشک عمل ننمایند و اگر مایع پمپ شونده خاصیت روغن کاری داشته باشد، عمر پمپ دورانی زیاد می شود.

این پمپ ها برای ظرفیت هایی نسبتاً کم با فشار متوسط موارد استفاده زیاد دارند

ج) پمپ های تیغه ای Vane Pumps:

نوع دیگر پمپ های انتقال دهنده با حجم ثابت که از نظر اصول کارکرد با پمپ های چرخ دنده ای شباهت زیادی دارند پمپ های تیغه ای می باشند. حرکت این پمپ ها دورانی بوده و نیروی محرکه شان از الکترو موتورها تأمین می گردد. تیغه ها که دارای حرکت خارج از مرکز می باشند می توانند در داخل شیارهایی حرکت رفت و برگشتی داشته باشند. با توجه به شکل تیغه وقتی که به بالا می رسد کاملاً داخل شیار جای گرفته و همین که از آن نقطه دور می گردد در اثر فشار فنر داخل شیار بیرون آمده و سیال را از قسمت ورودی به طرف قسمت خروجی با خود می برده. تیغه ها در اثر نیروی فشار فنری که در پشت آن هاست همواره با جداره پمپ در تماس اند

ارتفاع مکش در پمپ ها:

ارتفاعی که یک پمپ سانتریفوژ بتواند بالاتر از سطح آزاد آب قرار گیرد ارتفاع مکش نامیده می شود .

ارتفاع مکش مناسب برای پمپهای گریز از مرکز بستگی به عوامل زیردارد :

۱- سرعت گردش پمپ

۲- دبی پمپ

۳- ارتفاع مکانیک پمپ

۴- افت فشار در داخل پمپ

۵- درجه حرارت محل نصب پمپ

۶- ارتفاع محل نصب پمپ نسبت به سطح دریا

محل استقرار پمپاژ:

محل استقرار پمپاژ آب برحسب شرائط محل متغیر بوده و اغلب در محل برداشت آب  (چاه ، چشمه ، رودخانه) می باشد . از نظر کلی باید محل استقرار پمپ را با درنظرگرفتن خطر طغیان رودخانه و یا خطر استغراق ، قرارداده و گذشته از آن باید در مقابل خطرات ناشی از ریزش محل و رطوبت نامناسب و یخبندان محافظت نمود . در داخل محوطه ایستگاه پمپاژ و در کف ساختمان آن شیب ۱% منظور نمود و برای هرکدام از ماشین آلات موجود ، پی و پایه مجرائی درنظر گرفته می شود.

با علم به اینکه ایستگاههای پمپاژ معمولاً در گودترین نقاط شهر واقع می شود ، باید تدابیری برای جلوگیری از خرابی تلمبه خانه ها در اثر ورود آبهای سطحی حاصل از بارندگی درنظر گرفت .

در مواردیکه محل تلمبه خانه در داخل شهراست بایدساختمان آن از نظر وضع ظاهری ، نظیر منازل مسکونی اطراف بوده و منظره ناخشایندی ایجاد نگردد.

الف- محل ایستگاه پمپاژوقتی منبع تغذیه چشمه باشد :

درصورتیکه محل برداشت آب چشمه باشد چند حالت زیر مطرح می گردد :

۱- در صورتیکه ارتفاع چشمه ها از ارتفاع مخزن ذخیره بیشتر باشد آب در اثر نیروی ثقل به منبع تغذیه هدایت شده و احتیاجی به عمل پمپاژ نخوهد بود ، که در اغلب روستاهای دارای چشمه این پدیده در سهولت کار آبرسانی آن محل کمک زیادی خواهد نمود .

۲- در صورتیکه فاصله بین محل برداشت آب (چشمه – چاه – رودخانه و غیره) تامخزن تغذیه زیاد نباشد ، یک حوضچه جنبی در محل برداشت آب درنظر گرفته و با ارتباط آب داخل چشمه و حوضچه فوق میتوان دبی مورد نظر را از حوضچه ، برداشت نموده و از ورود ذرات ریز و گرد و غبار به داخل تأسیسات جلوگیری نموده که بعداً آب با عمل پمپاژ به منبع توزیع ، انتقال داده خواهد شد .

۳- در صورتیکه فاصله بین محل برداشت آب تا مخزن ذخیره زیاد باشد، برای جلوگیری از طولانی شدن بیمورد شبکه لوله کشی ، سعی می شود بهترین شرایط را برای حمل استقرار پمپاژ تعیین نمود.

ب – محل ایستگاه پمپاژ وقتی منبع تغذیه چاه باشد:

در صورتیکه برداشت آب از چاه باشد چند حالت زیر مطرح خواهد بود :

۱- درصورتیکه برداشت آب از یک چاه منفرد مورد نظر باشد ساختمان ایستگاه پمپاژ مستقیماً روی چاه واقع شده و عمق مکش (فاصله قائم سطح آزاد آب مورد برداشت تا محور پمپ) حداکثرباید ۵/۴ تا ۶ متر باشد.

۲- در صورتیکه عمق مکش از ۵/۴ تا ۶ متر بیشتر باشد بعلت اشکالات ناشی از عمق زیاد دو راه حل درنظر گرفته می شود :

الف- موتور را روی چاه و پمپ را روی سطح آب چاه قرار داده و توسط میله ای حرکت محور موتور را به محور پمپ انتقال می دهند .

ب – موتور و پمپ را با هم در یک پوسته فلزی آب بندی شده در داخل چاه غوطه ور می سازند.

۳- در صورتیکه برداشت آب بجای یک چاه منفرد از چند چاه صورت می گیرد (که در تاسیسات آبرسانی شهرهای بزرگ به این مسئله برخورد می گردد) دو راه حل زیر نیز پیش بینی می شود :

الف- ممکن است روی هر کدام از چاهها یک پمپ ، پیش بینی نمود که خود مستقلاً مخزن اصلی را تغذیه نماید که در این حالت برای رعایت مسائل اقتصادی ، تأسیسات مربوط به فشار قوی و فشار ضعیف و تابلوهای کنترل و غیره را در یک ساختمان مشترک که محل آن به رعایت تعادل افتهای فشار در مرکز ثقل نواحی مورد نظر باشد ، قرار می دهد ، آنگاه لوله رانش هر پمپ را به یک محفظه مشترک بنام کلکتور هدایت نموده و از این کلکتور جهت تغذیه مخزن واقع در ارتفاع مناسب استفاده می شود.

ب- ممکن است تمام چاهها را تحت عملکردی پمپ قوی و یک ایستگاه واحد قرار داده و از قراردادن وسائل و ابزار آلات مکانیکی روی هر کدام از چاهها اجتناب ورزید ، در اینصورت باید مطابق شکل زیر لوله مکش تمام چاهها را با یک کلکتور بهمدیگر مرتبط ساخت .در تمام این موارد ذکر این نکته ضروری است که اختلاف ارتفاع بین سطح آزاد آب در منبع مکش و محور ماشین با درنظرگرفتن مجموع افتهای مربوط به هر کدام از لوله ای ماشین نبایداز حد متعارف ۵/۴ الی ۶ متر تجاوز نماید .

مزایا و معایب :

بطور کلی در شرایطی که ارتفاع سیال داخل منبع مکش تا محل پمپاژ کم باشد بین دو سیستم نامبرده بادر نظر گرفتن شرایط ذیربط و بررسی مزایا و معایب آن دو ، یکی از انتخاب و برای اینکار محاسن و معایب هر کدام سنجیده و مقایسه میگردد.

۱- خرج

در سیستم دوم اگر فواصل چاهها از همدیگر زیاد باشد پمپ بسیار قوی مورد نیازبوده و خرج آن بیشتر و متعلقاب مربوطه نیز زیادتر است .

۲- از نقطه نظر برداشت

در سیستم دوم که تمام چاهها تحت عملکرد یک پمپ قوی و یک دستگاه واحد قرار دارند و لوله مکش تمام چاهها با یک کلکتور بهم مرتبط است ممکن است دبی چاهها از یک محل دیگر تغییر نماید که در اینصورت برای تنظیم دبی برای هر کدام از چاهها میتوان از شیر فلکه که در ابتدای لوله مکش کار گذاشته می شود استفاده نمود، در صورتیکه در سیستم اول باید در هر یک از چاهها یک پمپ ، مختص آن چاه در نظر گرفت که این خود ، تهیه وسائل را ایجاب نموده و از نقطه نظر برداشت آب تولید اشکال خواهد نمود.

۳- از نقطه نظر راندمان کار

درصورتیکه در هر دو طریقه شرایط طوری فراهم گردد که تاسیسات مربوطه با حداکثر دبی کار کند راندمان یک واحد بزرگ عمدتا بیشتر از راندمان کلی مجموعه واحدهای کوچکتر است در نتیجه از نقطه نظر راندمان روش دوم مناسبتر است .

۴- از نقطه نظر بهره برداری و سرعت راه اندازی

در روش دوم که تمام چاهها تحت عملکرد یک پمپ قوی قرار دارند ، اگر لوله مکش طولانی باشد احتمال وجود خلاء در کلکتور در اوائل راه اندازی و یا راه اندازی بعد از یک توقف طولانی سبب بروز مشکلاتی شده و احتمالاً حرکت مکانیزم را مختل خواهد نمود . از طرفی در روش اول انعطاف پذیری بیشتری موجود بوده و از واحدهای کوچک ساده تر می توان استفاده نمود .

بطور خلاصه برای پیش بینی یکی از دو سیستم فوق الذکر باید شرایط مخصوص آن محل و چگونگی بهره برداری آنها و سایر عوامل کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفته و انتخاب احسن گردد.