پمپ آب محیطی چیست و چگونه کار می کند؟ دبی و هد آن ها چگونه است؟ تفاوت آن ها با پمپ های گریز از مرکز چیست؟ در این مقاله به این سوالات پاسخ داده می شود؟

برای انتقال مایعات، پمپهای محیطی (regenerative turbine pumps) نیازمندی های بین طراحی پمپ های گریز از مرکز و پمپ های جابجایی مثبت را پر می کنند. آنها ترکیبی از فشار بالای تخلیه نوع جابجایی مثبت و انعطاف پذیری در عملکرد پمپ های گریز از مرکز را دارند. این پمپ ها دبی پایین و هد بالایی دارند و در کاربردهایی با هد تا 5400 فوت (1645 متر) و ظرفیت 150 gpm (34 متر مربع بر ساعت) استفاده می شوند. این پمپ ها با نام های دیگری از قیبل ورتکس، محیطی و احیا کننده (regenerative) نیز شناخته می شوند.

همچنین بخوانید: پمپ گریز از مرکز چگونه کار می کند؟

شکل 1: فشار تولید شده توسط پمپ توربینی (محیطی) از درگاه مکش تا تخلیه پیوسته افزایش می یابد.

طراحی پمپ محیطی

شکل های 1 و 2 مقطع عرضی از یک پمپ توربین یا همان پمپ محیطی را نشان می دهد. شکل 2 . نشان می هد که ساختار کلی آن کاملاً شبیه بسیاری از طرحهای کوچک گریز از مرکز کوچک است. شفت آن معمولا از فولاد ضد زنگ ساخته می شود. که توسط دو عدد بلبرینگ نگه داشته می شود. پروانه نسبتا سنگین است ، ساختاری معمول برای پمپ های گریز از مرکز. پمپ معمولا با سیل مکانیکی استاندارد ارائه می شود.

شکل 2 : سطح مقطع عرضی از یک پمپ محیطی

تفاوت اصلی بین پمپ های توربین و سانتریفیوژ در پروانه آن ها است.

در پروانه پمپ توربینی دو ردیف پره در لبه پروانه آن قرار گرفته اند. شکل 3 . این پره ها در یک کانال می چرخند شکل 2. مایع در ناحیه مکش جریان پیدا می کند شکل 1 و توسط پره های پروانه برداشته می شود. بعد از تقریبا یک دور گردش در کانال حلقوی، مایع به اندازه کافی سرعت زیادی دارد که باعث تخلیه آن شود. مایع وارد شده داخل پمپ های گریز از مرکز می تواند از بین پره های آن عبور کند انرژی آن فقط هنگامی که از چشم پروانه به لبه پروانه می رود به آن افزوده می شود. در پمپ توربینی مایعات بین پره های پروانه گردش می کند. مانند شکل 4. به دلیل این عمل ، مایع در حین حرکت به جلو مانند یک نخ پیچیده (مارپیچ) جریان می یابد.

شکل 3: کیسینگ و پروانه پمپ آب محیطی

در نتیجه ، هنگامی که از مکش به سمت تخلیه حرکت می کند ، با حرکت احیا کننده، انرژی به مایع اضافه می شود. این عمل احیا همان اثری را دارد که یک پمپ چند مرحله ای در پمپ های گریز از مرکز دارد. در یک پمپ گریز از مرکز چند مرحله ای ، فشار سیال نتیجه انرژی اضافه شده در مراحل مختلف است. به همین ترتیب ، در پمپ توربین احیا کننده ، فشار در هنگام تخلیه آن نتیجه انرژی اضافه شده به مایع توسط تعداد پره های پروانه است.

شکل 4: هنگامی که پروانه به سمت جلو دوران می کند سیال بین پره های آن به گردش در می آید

جریان در پروانه پمپ آب محیطی

گردش مجدد مایعات بین پره های یک پمپ توربین احیا کننده چندین بار بین مکش و تخلیه اتفاق می افتد. مسیر حرکت مایعات را می توان به عنوان یک فنر مارپیچی گسترش داد که در یک دایره پیچیده شده تا انتهای آن ادامه می یابد. وقتی پمپ در هد پایین کار می کند. فضای بین حلقه های مارپیچ افزایش می یابد. در هدهای بالاتر مارپیچ بسته تر می شود. یعنی در این حالت مایع در طول مسیر خود از مکش تا تخلیه دفعات بیشتری گردش می کند.

ساختمان پمپ محیطی

در شکل 2. پمپ دارای یک کیس منقسم عمودی است. با باز کردن پیچ های B، روپوش C و غلافL1 می تواند پروانه را ببینید یا از جای خود در آورید. برای اینکه عبور جریان آب از مناطق فشار بالا به فشار پایین کم باشد فاصله آزاد بین پروانه و غلاف های L1 و L2 خیلی کم انتخاب شده است.

فشار بر روی پروانه

تقریبا نصف فشار تخلیه در اطراف توپی پروانه قرار دارد، که همان فشار روی سیل مکانیکی است. سوراخ های موجود بر روی پروانه و در نزدیک هاب آن از فشارهای نامتعادل بر روی پروانه و در نهایت بلبرینگ ها جلوگیری می کند. یک جریان بای پس کوچک نیز از طریق سطوح آب بندی (سیل) بین تخلیه و مکش رخ می دهد ، سایش در این سطوح آب بندی باعث افزایش فاصله و جریان بای پس می شود. همین اتفاق در حلقه های آب بندی پمپ های گریز از مرکز رخ می دهد. این فرسودگی مخصوصا در هنگام عملکرد در هد بالا دبی پمپ را کاهش می دهد.

بیشتر خرابی های پمپ های محیطی به دلیل این ساییدگی در سطوح آب بندی ایجاد می شود. مطالعه علل سایش نیاز به مقاله جداگانه ای دارد که می توان به طور کامل در مورد آن بحث کرد. اما برای جلوگیری از سایش جدی ، اجازه ندهید که پروانه با غلاف های L1 و L2 تماس داشته باشد. شکل 2. و مطمئن شوید که سیال پمپ عاری از مواد ساینده باشد.

فشار تخلیه

پمپ های توربینی یا محیطی می توانند نسبت به نوع گریز از مرکز با یک قطر پروانه مشخص چندین برابر فشار تخلیه بیشتری ایجاد کنند. این فشار باعث افزایش جداره پروانه می شود همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است.

عملکرد پمپ آب محیطی و گریز از مرکز

توان مورد نیاز برای کار کردن پمپ گریز از مرکز با افزایش هد کاری کاهش می یابد، همان طور که در منحنی توان اسب بخار در شکل 5 نشان داده شده است. در دبی 24gpm (گالن در هر دقیقه) هد کل 30 فوت است، نقطه A، توان در حدود 0.6 اسب بخار است نقطه B. اگر مقداری شیر پمپ را ببندید تا دبی به میزان 6gpm کاهش یابد، هد به مقدار 36 فوت افزایش می یابد، نقطه C و توان به مقدار 0.35 اسب بخار در نقطه D کاهش می یابد.

شکل 5: منحنی های عملکردی یک پمپ گریز از مرکز

شکل 6. عملکرد پمپ توربینی (پمپ محیطی) قابل مقایسه را نشان می دهد. در دبی خروجی 24gpm هد خروجی 55 فوت است، نقطه E و نیازمند 0.7 اسب بخار توان برای گرداندن پمپ هستیم، نقطه F. اگر شیر را مقداری ببندیم و خروجی پمپ را به مقدار 6gpm پایین بیاوریم هد به عدد 124 فوت می رسد، نقطه G و توان مورد نیاز 1.4 اسب بخار می شود. نقطه H. از اینرو انتخاب توان موتور در پمپ های نوع محیطی (توربینی) بایستی بر اساس بالاترین هد انجام شود.

شکل 6: منحنی های عملکردی یک پمپ محیطی

منحنی های تست پمپ های محیطی و گریز از مرکز

منحنی های نشان داده شده در شکل های 5 و 6 از تست بست آمده اند. پمپ گریز از مرکز دارای پروانه 6 اینچ و پمپ محیطی دارای یک پروانه 4.25 اینچ بوده است هر دو در سرعت 1750 دور بر دقیقه دوران کرده اند. شکل 6 نشان می دهد که هد زیاد با استفاده از یک پروانه با قطر کم بدست آمده است. همچنین رنج وسیع محدوده عملکرد پمپ را نشان می دهد.

این رنج در بسیاری از کاربردها که احتمالا به هد بسیار متغیر نیاز داشته باشد، مطلوب است. که در شکل 5 (پمپ گریز از مرکز( وجود ندارد. پمپ گریز از مرکز با هد 30 فوت و دبی 24 گالن در دقیقه با بیشترین کارایی کار می کند. پمپ توربینی در دبی 24gpm هد 30 فوت تولید می کند. اگر هد پمپ به مقدار 5 یا 6 فوت افزایش یابد. پمپ گریز از مرکز نمی تواند مایع را تخلیه کند. و دبی آن صفر می شود. اما در پمپ های توربینی (محیطی) این افزایش هد باعث کاهش جزیی در مقدار هد پمپ و افزایش ناچیز در توان پمپ خواهد شد.

توان مصرفی در پمپ آب محیطی (توربینی) در حالت شیر بسته (shut off) رخ می دهد. در حالیکه در پمپ گریز از مرکز کمترین توان مصرفی در این نقطه است. از اینرو پمپهای محیطی نباید در حالت دبی صفر استفاده شوند. مگر اینکه از شیر تخلیه فشار استفاده شود. فشار سنج را روی تخلیه پمپ نصب کنید ، محدودیت فشار سازنده را رعایت کنید و عمر پمپ را افزایش دهید.

اگر به دنبال خرید پمپ خانگی هستید مقاله راهنمای انتخاب پمپ آب خانگی را مطالعه کنید.

همچنین بخوانید: راهنمای انتخاب پمپ آب مناسب از روی منحنی پمپ

منبع: وبسایت شرکت ROTH به آدرس: www.rothpump.com
Regenerative Turbine Pump – Little Pump – Big Head