پمپ آب

پمپ ها بر اساس شیوه ای که در آن به سیالات انرژِی داده می شود دسته بندی می کنند. شیوه های اصلی عبارتند از:

جابه جایی حجمی
انرژی جنبشی
استفاده از نیروی الکترو مغناطیس

یک سیال می تواند به صورت مکانیکی یا به وسیله سیال دیگری جابجا شود. انرژی جنبشی ممکن است به سیال به وسیله چرخش در سرعت بالا یا با تدارک یک تکانه در مسیر جریان افزوده شود. به منظور استفاده از نیروی الکترو مغناطیس، سیالی که پمپاژ می شود باید هادی مناسب الکتریکی باشد. پمپ هایی که به منظور انتقال یا فشردن گازها استفاده میشوند ، کمپرسور، دمنده و فن نامیده میشوند. پمپ هایی که در آن جابهجایی مکانیکی انجام میشود پمپ های رفت و برگشتی مثبت نامیده میشوند. پمپ های جنبشی انرژی جنبشی را به وسیله حرکت سریع پروانه های چرخان به سیال می دهند.

به طور کلی گفته می شود که پمپ های رفت و برگشتی مثبت ، نسبتا سیال کمتری در فشار بالا را به حرکت در می آورند و پمپهای جنبشی حجم بیشتری را در فشار کمتر به جریان می اندازند.
میزان معینی از فشار به سیال برای به جریان انداختن سیال قبل از فشار یا سرعت اضافی لازم است. اگر فشار ورودی بسیار کوچک باشد، کاویتاسیون رخ خواهد داد. تبخیر مایع در خط مکش یک علت عادی در ایجاد کاویتاسیون است. حبابهای بخار ی که به درون پمپ توسط مایع منتقل شده اند هنگامی که به ناحیه پرفشار وارد می گردند متلاشی می شوند، که نتیجه آن صدای زیاد ، لرزش، خوردگی و فرسایش می باشد.

مهمترین خصوصیات یک پمپ میزان فشار ورودی مورد نیاز و مجموع ارتفاع و درصد راندمان می باشد.درصد راندمان (percentage efficiency) برای انتقال مایعاتی همچون آب بسیار بیشتر از مایعات چسبناکی همچون شیره قند می باشد. چون که چسبندگی یک مایع به صورت طبیعی با افزایش دما کاهش می یابد، این یک شیوه مرسوم صنعتی است که مایعات بسیار چسبناک را برای افزایش بهرهوری پمپ، حرارت می دهند.

پمپ های رفت و برگشتی

پمپ های رفت و برگشتی را که حجم معینی از سیال را در هر سیکل حمل می کنند، می توان به دو گروه پمپ های رفت و برگشتی و پمپ های دورانی تقسیم کرد. پمپ های رفت و برگشتی شامل پیستون، پیستون شناور و دیافراگم می باشند.

پمپ پیستونی قدیمی ترین پمپ در حال استفاده از این نوع می باشد. پمپ تغذیه ای و پیستونی از یک سیلندر که در آن یک پیستون عقب و جلو می رود تشکیل شده است. در پمپ های پیستونی، پیستون درون یک کاسه ثابت حرکت کرده و به سیال فشار وارد می کند در حالی که در پمپ های تغذیه ای کاسه (packed seal) نیز به همراه پیستون حرکت می کند. هنگامی که پیستونبه سمت بیرون حرکت میکند، حجم درون سیلندر افزایش یافته و سیال از طریق یک شیر یک طرفه ورودی وارد میشود. هنگامی که پیستون به سمت داخل باز می گردد، حجم در دسترس درون سیلندر کاهش مییابد و فشار سیال نیز افزایش یافته و سیال واردار به خروج از طریق شیر خروجی میشود.

آهنگ پمپاژ (pumping rate) از صفر (در لحظه ای که مسیر حرکت پیستون تغییر میکند) تا ماکزیمم ( زمانی که پمپ تقریبا در میانه ضربه خویش است) متغیر می باشد. تغییرات در نخ پمپاژ میتواند با ساتفاده از دو سمت پیستون برای پمپاژ سیال کاهش یابد. پمپ های از این دست را پمپهای دو طرفه ( double acting) مینامند. نوسانات در آهنگ پمپاژ می تواند بااستفاده از بیش از یک سیلندر ،بیشتر کاهش یابد.

پیستون ممکن است مستقیما از طرق بخار ، هوای کمپرس شده یا روغن هیدرولیک به حرکت درآید یا یک اتصال مکانیکی حرکت دورانی یک محور را به یک حرکت رفت و برگشتی پیستون تبدیل کند.
پمپ های پیستونی و تغذیه ای در حالی که بسیار گران هستند بسیار نیز تحمل و قابلیت اعتماد بالایی دارند. پمپ های تغذیه ای به این مشهور هستند که توانایی انجام کار بدون احتیاج به تعمیر یا جایگزینی به مدت 100 سال را دارند.

عمل پمپ های دیافراگمی شبیه پمپ های پیستونی می باشد که در آن پیستون با یک دیافراگم انعطاف پذیر ضربانی جایگزین شده است. پمپ های دیافراگمی خروجی ضربان داری از مایعات یا گازها یا ترکیبی از هر دو بیرون میدهند. آنها برای مایعاتی که حاوی ذرات جامد هستند و همچنین پمپاژ مواد شیمیایی گران، سمی و خورنده در جایی که نشتی قابل تحمل نیست بسیار مفید هستند.پمپ های دیافراگمی میتوانند برای دوره طولانی مدتی به صورت خشک کار کنند. علاوه بر این آهنگ پمپاژ در حین انجام پمپاژ می تواند تغییر کند.

پمپهای جنبشی

پمپ های جنبشی می تواند به دو دسته گریز از مرکز و باززاکننده تقسیم شوند. در پمپهای جنبشی به سیال دارای یک سرعت و آهنگ می گردد. اکثر این حداکثر سرعت ها به حداکثر فشار تبدیل میگردد. با وجود این که پمپ های گریز از مرکز در سال 1680 میلادی معرفی شدند ، پمپ های جنبشی تا قرن بیستم به صورت محدود مورد استفاده قرار میگرفتند.

پمپهای گریز از مرکز شامل شعاعی ، محوری و واحدهای جریان ترکیبی میباشد. یک پمپ جریان شعاعی عموما به پمپ های گریز از مرکز مستقیم اطلاق میگردد. مرسوم ترین نوع پمپ حلزونی در تصویر نمایش داده شده است. سیال در نزدیکی محور یک پروانه دوار دارای سرعت بالا وارد محفظه پمپ میگردد. سیال به صورت شعاعی به محفظه پمپ پرتاب میگردد. یک خلاء جزیی که ایجاد شده است مستمرا سیال بیشتری را به درون پمپ میکشد.

پمپهای حلزونی

پمپهای گریز از مرکز حلزونی نیرومند و نسبتا گران ، بی صدا و قابل اطمینان هستند و عملکرد آنها نسبتا بی اعتنا به تاثیر فرسودگی و خوردگی میباشد. آنها متراکم ، و دارای ساختار ساده و بدون نیاز به شیر اطمینان ورودی و خروجی هستند.

پمپ های گریز از مرکز حلزونی می توانند مایعاتی که شامل ذرات جامد هستند را پمپ نمایند اما ، هنگامی که مایعاتی حائی بیشتر از کمی بخار آب را پمپاژ میکنند ، مکش این پمپ ها به وسیله کاویتاسیون آسیب میبیند. بهترین عملکرد پمپ های گریز از مرکز حلزونی زمانی است که مایعات غیر چسبان را پمپاز کنند و توانایی انها در هنگام پمپاژ مایعات چسبنده به صورت چشمگیری کاهش مییابد.

نوع دیگری از پمپ های گریز از مرکز جریان شعاعی پمپ های افشان (diffuser pump) میباشند که در آن پس از این که سیال پروانه را ترک کرد از درون حلقه ای از پرههای ثابت شده عبور میکند که مایع را پراکنده (پخش) میکنند و جریان کنترل شده بیشتری را مهیا میکنند.

در پمپهای گریز از مرکز جریان محوری روتور یک پروانه ملخی است. پرههای پخش کننده در مجرای تخلیه تعبیه شده اند که سرعت گردشی مایع که به وسیله ملخ ایجاد شده است را حذف کنند.کمپرسورهای جریان محوری نیز برای پمپاژ گازها مورد استفاده قرار می گیرند. در پمپهای جریان ترکیبی ، سیال هم به صورت شعاعی و محوری محفظه حلزونی مانند تخلیه میشود.

پمپ های الکترومغناطیس

این قبیل پمپها تنها میتوانند سیالاتی که رسانای خوب الکتریسته هستند را پمپاژ کنند. لوله ای که سیال را حمل میکند در یک حوزه مغناطیسی قرار گرفته و یک جریان عمود بر حوزه مغناطیسی از آن می گذرد، بنابراین در معرض نیروی مغناطیسی در جهت جریان قرار میگیرد. جریان و حوزه مغناطیسی میتوانند از راههای مختلفی تولید شوند. اصول پمپهای مغناطیسی مشابه اوصل موتورهای الکتریکی میباشد. پمپهای مغناطیسی برای پمپاژ فلزات مایع که برای خنک سازی راکتورهای اتمی استفاده میشوند به کار میرود.

گونه های دیگر پمپ

فرازآوری با گاز (Gas lifts) برای بالا آوردن مایعات از کف چاهها استفاده میشود، گاز فشرده شده وارد مایع در انتهای چاه می گردد. نتیجه ترکیب گاز و مایع بسیار سبکتر و شناورتر نسبت به مایع به تنهایی است. بنابراین مایع ترکیب شده با گاز بالا آمده و تخلیه میگردد. فرازآوری با گاز قطعه متحرکی ندارد و بنابراین برای پمپاژ مایعات حاوی ذرات جامد میتواند مورد استفاده قرار گیرد.