محاسبه توان پمپ آب

چگونگی محاسبه توان پمپ آب مورد نیاز

برای محاسبه توان پمپ آب باید به این موضوع توجه کرد که پمپ یک دستگاه مکانیکی پایه ای و مهم است که نیروی جابجایی سیال را با دبی مورد نظر تأمین می کند، مانند هر تجهیز دیگری که کار انجام می دهد (برای انتقال اجسام تبدیل انرژی انجام می دهد)،  خروجی آن با واحدهای توان اندازه گیری می شود. اگر چه وات و کیلووات واحدهای متداول اندازه گیری توان هستند، در آمریکای شمال و بسیاری از نقاط جهان در توانهای بالا از واحد اسب بخار نیز استفاده می شود. در این مقاله، 1 اسب بخار معادل 746 وات در نظر گرفته شده است.

فرمول های سریع برای محاسبه توان پمپ آب

• اسب بخار آب (توان هیدرولیکی): حداقل توان مورد نیاز برای کار کردن پمپ
• TDH =هد دینامیک کل (Total Dynamic Head) = مسافت فاصله عمودی مایع (به فوت) + تلفات اصطکاک لوله
• Q = نرخ جریان (دبی) مایع بر حسب گالن بر دقیقه
• SG = وزن مخصوص مایع (این عدد برای پمپاژ آب معادل 1 است)
• توان خروجی هیدرولیکی مورد نیاز مطابق رابطه زیر بدست می آید.

• قدرت واقعی مورد نیاز = توان اسب بخار\ راندمان پمپ
• راندمان را به صورت اعداد اعشاری بنویسید (50% می شود 0.5)

روش اول: محاسبه توان پمپ آب مورد نیاز برای پروژه طرح شده

1-در مورد میزان جریان مورد نظر تصمیم بگیرید:

نیازهای پروژه شما دبی مایع لازم از پمپ را تعیین می کند. . این مقدار را بر حسب گالن در دقیقه بنویسید (gpm). شما فوراً از این مقدار استفاده نخواهید کرد ، اما این اطلاعات تعیین می کند که کدام پمپ ها و لوله ها را در نظر بگیرید. 1 گالن معادل 3.785 لیتر است.

مثال: باغبان دارای برنامه آبیاری است که نیاز به دبی 10 گالن در دقیقه دارد.

2- ارتفاعی که نیاز است آب انتقال یابد را اندازه گیری کنید. این فاصله عمودی از بالای سطح آب (یا بالای سطح آب در اولین مخزن) تا مقصد نهایی آب است. همه فاصله های افقی را نادیده بگیرید. اگر سطح آب با گذشت زمان تغییر کند، از حداکثر فاصله مورد انتظار استفاده کنید. این مقدار پمپاژ عمودی است که پمپ شما باید تولید کند.

مثال: هنگامی که مخزن آب باغبان تقریباً خالی است (کمترین سطح مورد انتظار) ، سطح آب آن 50 فوت زیر سطح باغ است که نیاز به آبیاری دارد.

3- تلفات اصطکاک لوله را برآورد کنید:

علاوه بر حداقل فشار مورد نیاز برای حرکت آب در یک فاصله معین، پمپ شما باید بر اصطکاک ناشی از حرکت آب در داخل لوله هم غلبه کند. مقدار اصطکاک به عواملی نظیر: مواد لوله، قطر داخلی و طول لوله و همچنین نوع خم ها و اتصالات مورد استفاده هم بستگی دارد.  این مقادیر را در نمودار تلفات اصطکاک لوله جستجو کنید. مجموع تلفات اصطکاک را بر حسب هد با واحد فوت بنویسید. (به این معنی است که مقدار تلفات پمپاژ شما بدلیل اصطکاک معادل با چند فوت لوله است؟)

مثال: باغبان تصمیم دارد از لوله پلاستیکی 1 اینچ استفاده کند، و نیاز به طول کل لوله 75 فوت دارد (از جمله طول افقی). چارت تلفات اصطکاکی می گوید که برای لوله پلاستیکی 1 اینچ، لوله ایجاد اصطکاکی برابر با 6.3 فوت هد برای هر 100 فوت طول لوله می کند.

73ft * (6.3fthead/100ft) = 4.7fthead

همچنین باید تلفات اصکاکی اتصالات در لوله محاسبه شود. برای لوله 1 اینچ پلاستیک، یک اتصال زانویی 90 درجه و سه عدد اتصال پیچی 15 فوت تلفات کلی ایجاد می کنند.

جمع کردن همه این تلفات اصطکاکی با یکدیگر نتیجه می دهد 4.7+15=19.7 ft یا در حدود 20 فوت

این نمودارها اغلب شامل برآوردی از سرعت آب نیز هستند بر اساس میزان جریان و لوله هایی که استفاده می کنید تعیین می شود. برای جلوگیری از ضربه قوچ ، بهتر است سرعت را کمتر از 5 فوت بر ثانیه نگه دارید. ارتعاش و ضربه زدن مکرر می تواند به تجهیزات شما آسیب برساند.

4- پمپاژ عمودی و تلفات اصطکاک را با هم جمع کنید.

فاصله عمودی آب برای پمپاژ کردن به علاوه تلفات ناشی از اصطکاک لوله “هد دینامیکی کل یا TDH را ایجاد می کند. این مقدار فشار کلی است که پمپ باید بر آن غلبه کند.

مثال: TDH= فاصله عمودی + تلفات اصطکاک = 50ft + 20 ft = 70ft

5- اگر به غیر از آب چیزی را پمپاژ می کنید ، وزن مخصوص را جستجو کنید. فرمول اولیه اسب بخار هیدرولیکی پمپ فرض می کند که شما در حال پمپاژ آب هستید. اگر مایع دیگری را پمپاژ می کنید ، “وزن مخصوص” آن را به صورت آنلاین یا در یک کتاب مرجع مهندسی جستجو کنید. سیالات با چگالی ویژه بالاتر متراکم تر هستند و برای عبور از لوله به اسب بخار بیشتری نیاز دارند.

مثال: چونکه باغبان در حال پمپاژ آب است نیاز به وزن مخصوص از جدول ندارد چون وزن مخصوص آن 1 است.

6- این مقادیر را در فرمول محاسبه اسب بخار آب (هیدرولیکی) وارد کنید. اسب بخار هیدرولیکی یا حداقل توان مورد نیاز برای کارکرد پمپ برابر

در اینجا TDH هد دینامیک کل بر حسب فوت، Q نرخ عبور جریان بر حسب gpm و SG وزن مخصوص (1 برای آب). تمام مقادیری را که در این فرمول یافتید وارد کنید تا اسب بخار آب (توان هیدرولیکی) را برای پروژه خود بیابید.

مثال: پمپ باغی باید بر هد دینامیک کل 70 ft غلبه کرده و دبی Q=10 gpm  تولید کند. از آنجا که آب را پمپ می کند ، SG برابر 1 است.

7- اسب بخار هیدرولیکی را بر بازده پمپ تقسیم کنید.

اکنون می دانید که برای کارکردن پمپ خود چقدر توان بر حسب اسب بخار نیاز دارید. با این حال ، هیچ دستگاه مکانیکی در انتقال قدرت راندمان 100% ندارد. پس از انتخاب پمپ ، اطلاعات سازنده را در مورد راندمان پمپ بررسی کنید و آن را به صورت اعشاری بنویسید. اسب بخار را بر این مقدار تقسیم کنید تا اسب بخار واقعی موتور مورد نیاز برای پمپ خود را پیدا کنید.

مثال:

برای بدست آوردن توان مورد نیاز 0.18 اسب بخار برای کارکرد پمپ، یک پمپ با راندمان 50% (یا 0.5) در حقیقت نیازمند توان زیر است.

0.18hp/0.5=0.36hp

بیشتر پمپ های جدید با توجه به ساختمان و کیفیت ساخت خود راندمانی بین 50 تا 85 درصد دارند. اگر نمی توانید راندمان پمپ خود را پیدا کنید ، می توانید فرض کنید که اسب بخار واقعی موتور مورد نیاز بین  بین دو عدد با راندمان 0.85 و 0.5 قرار دارد.

روش دوم: توان خروجی یک پمپ آب را اندازه گیری کنید.

1- سطح آب در داخل مخزن نگهداری آب را بررسی کنید. این مخزن آب مورد نیاز پمپ شما را تامین می کند. سطح آب در مخزن نیز برابر با سطح آب در لوله خواهد بود، بنابراین این سطحی است که پمپ در حال حاضر از آن آب می کشد.

اگر آب را از چاه پمپاژ می کنید. عمق آب را مستقیماً اندازه بگیرید یا به دنبال برآورد سطح آب در منطقه خود باشید (در این زمان از سال). معمولا سازمانهای دولتی نظیر ادارات آب منطقه ای این اطلاعات را گردآوری می کنند. که می توان از این اطلاعات استفاده کرد.

2- مخزن مقصد را خالی کنید. مخزن مقصد تانک دوم است،

که پمپ آب را از محل برداشت به آنجا انتقال می دهد. مطمئن شوید که خالی بوده و به درستی به پمپ متصل شده باشد.

• اگر در اینجا به طور معمول مخزن آب دوم ندارید، فقط یک سطل بزرگ بگذارید تا آب پمپاژ شده را اندازه گیری کنید. از یک سطل با حجم مشخص و قابل اندازه گیری استفاده کنید.

3- فاصله عمودی بین دو مکان را اندازه گیری کنید. با استفاده از متر و یا خط کش ، فاصله عمودی بین سطح آب در مخزن پایه اصلی و ورودی آب در مخزن مقصد را اندازه گیری کنید.

• برای مثال، می توان گفت سطح آب در مخزن اول 120 پا در ارتفاع کمتر از مخزن مقصد است.
• برای این مرحله ، مهم نیست که آب چقدر مسافت افقی را طی می کند.

4- پمپ را روشن کنید. کلید را روشن کنید، و شروع به پمپاژ آب کنید. بعد از مدتی پمپ را خاموش کنید و زمان را ثبت کنید. مثلا 30 ثانیه بعد.

5- نرخ جریان (دبی) را اندازه بگیرید.

هنگامی که پمپ شما کار می کند ، می توانید دبی سیال را اندازه گیری کنید: حجم آب منتقل شده در واحد زمان. این نرخ با واحد گالن در دقیقه را ثبت کنید.

• برای مثال پمپ شما در 30 ثانیه یک مخزن 10 گالنی را پر کرده است. این بدین معنی است که

دبی پمپ شما برابر با 20 گالن بر دقیقه است.

6- وزن مخصوص سیال را جستجو کنید.

وزن مخصوص اندازه گیری چگالی است. هر چه چگالی سیال بیشتر باشد، برای پمپ کردن آن به توان بیشتری نیاز دارد. آب دارای وزن مخصوص 1 است. اگر سیال متفاوتی را پمپاژ می کنید ، وزن مخصوص آن را در یک جدول مهندسی برای وزن مخصوص جستجو کنید.

• در این مثال سیال مورد استفاده آب بوده است، از اینرو وزن مخصوص آن 1 است.

7- اسب بخار را از این مقادیر برآورد کنید. اسب بخار پمپ آب تقریبا برابر است با:

که در این رابطه H فاصله عمودی آب بر حسب فوت، Q دبی بر حسب گالن بر دقیقه ، و SG وزن مخصوص مایع است.

• در این مثال، پمپ در توان 0.65 اسب بخار کار می کند.

• در حقیقت ، شما احتمالاً از پمپ قویتری استفاده می کنید. پمپ شما همچنین بر نیروی اصطکاک در لوله ها غلبه می کند و به دلیل تلفات داخل موتور ، مقداری از توان هدر می رود. برای برآورد تقریبی مصرف برق ، می توانید این نتیجه را دو برابر کنید یا میزان واقعی مصرف سوخت یا برق مصرفی موتور خود را بررسی و پایش کنید.

مقالات زیر هم شاید به دردتان بخورد:

قیمت پروانه پمپ

قیمت خازن الکتروموتور

منبع: ترجمه مقاله از وبسایت wikihow.com
عنوان مقاله: How to Calculate Water Horsepower