پمپ های انتقال مایعات(Liquid Handling Pumps)

اطلاعات کلی پمپ های انتقال مایعات

پمپ ها در ساده ترین شکل خود ماشین هایی برای حرکت مایعات هستند. پمپ های جابجایی مایعات صنعتی شامل تمام پمپ هایی است که برای جابجایی مایعات صنعتی مانند آب، فاضلاب، دوغاب های شیمیایی، روغن، مایع خنک کننده یا فاضلاب طراحی شده اند.

عملکردپمپ

از نظر عملکرد، تمام پمپ ها در نهایت به عنوان جابجایی مثبت یا دینامیک (سینتیک) طبقه بندی می شوند. با این حال، از آنجایی که بیشتر پمپ های دینامیکی در صنعت پمپ های گریز از مرکز هستند، تمایز اغلب بین جابجایی مثبت و گریز از مرکز است.

دینامیک پمپ

پمپ های دینامیکی که پمپ های جنبشی نیز نامیده می شوند، شامل تمام پمپ هایی است که از سرعت سیال برای ایجاد تکانه و تولید فشار برای حرکت سیال در سیستم استفاده می کنند. این پمپ ها بر اساس روشی که برای القای این سرعت استفاده می شود به دو دسته گریز از مرکز یا تخصصی طبقه بندی می شوند.

گریز از مرکز
پمپ‌های گریز از مرکز، که رایج‌ترین پمپ‌ها هستند، از پروانه‌ای استفاده می‌کنند که به یک محور متصل می‌شود که برای تامین انرژی برای تولید سرعت سیال می‌چرخد. پروانه در محفظه ای نصب شده است که یک مرز فشار را فراهم می کند و سیال را از طریق یک پیچ (قیف) هدایت می کند. تصویر زیر یک طرح پمپ گریز از مرکز ساده شده را نشان می دهد

پمپ های سانتریفیوژ را می توان بر اساس نحوه هدایت جریان بیشتر متمایز کرد

• پمپ های جریان محوری مایع را در جهتی موازی با محور پمپ بالا می برند. آنها اساساً مانند پروانه قایق عمل می کنند.
• پمپ‌های جریان شعاعی مایع را از مرکز پروانه شتاب می‌دهند و در امتداد پره‌های پروانه در زوایای قائم (به صورت شعاعی) به محور پمپ خارج می‌شوند.

• پمپ های جریان مختلط دارای ویژگی هایی از پمپ های جریان محوری و شعاعی هستند. آنها مایع را با زاویه ای بیشتر از 90 درجه از محور پمپ خارج می کنند.
  
   

تخصصی
برخی از پمپ های دینامیکی منحصر به فرد از طریق ابزارهای تخصصی غیر از پروانه، سرعت را در سیال القا می کنند. اینها عبارتند از جت اجکتور، سانتریفیوژ برگشت پذیر، بالابر گاز، رام هیدرولیک و پمپ های الکترومغناطیسی.

برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ های گریز از مرکز، به صفحه نحوه انتخاب پمپ های گریز از مرکز در Taksaan.ir مراجعه کنید.

جابجایی مثبت

پمپ‌های جابجایی مثبت فشار پمپ را از طریق حجم‌های ثابتی که منبسط و منقبض می‌شوند تا سیال را از طریق سیستم عبور دهند، فراهم می‌کنند. این کاربرد مستقیم به این معنی است که دبی تولید شده توسط این پمپ ها نسبتاً ثابت است و تنها بر اساس سرعتی که پمپ در آن کار می کند متفاوت است. قطعات متحرک در این پمپ ها به دو صورت چرخشی یا رفت و برگشتی عمل می کنند.

روتاری
پمپ های دوار از یک روتور برای حرکت سیال استفاده می کنند، جایی که قطعات (دنده ها، برآمدگی ها، پره ها و غیره) روتور به عنوان جداکننده بین محفظه ها عمل می کنند. با چرخش روتور، مایع با فشار از پمپ عبور می کند و خارج می شود. تصویر زیر یک طرح پمپ دوار ساده از نوع پره ای را نشان می دهد:

پمپ دوار پره ای

پمپ های رفت وبرگشتی

پمپ های رفت و برگشتی سیال را با استفاده از حرکت خطی و نه چرخشی حرکت می دهند. آنها با حرکت پیستون یا دیافراگم به جلو و عقب در یک سیلندر عمل می کنند. سیال در هنگام حرکت بالا (مکش) به داخل حرکت می کند و از طریق یک شیر برگشتی در پایین حرکت (تخلیه) خارج می شود. تصویر زیر یک پمپ رفت و برگشتی با دست ساده شده را نشان می دهد:

پمپ رفت و برگشتی دستی

برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ های جابجایی مثبت، به صفحه نحوه انتخاب پمپ های جابجایی مثبت در Taksaan.ir مراجعه کنید.

پارامترهای پمپ

عملکرد و کارایی پمپ را می توان با چند پارامتر اساسی توصیف کرد. نرخ جریان، فشار، هد، قدرت و راندمان

نرخ جریان

نرخ جریان حجمی (Q) که به آن ظرفیت نیز گفته می شود، حجم مایعی است که در یک زمان معین از پمپ عبور می کند (برحسب گالن در دقیقه یا gpm اندازه گیری می شود). سرعتی را که یک پمپ می تواند سیال را از طریق سیستم عبور دهد را مشخص می کند. در برخی موارد، از نرخ جریان جرمی () نیز استفاده می شود که جرم عبور از پمپ را در طول زمان توصیف می کند. سرعت جریان حجمی با دبی جرمی با چگالی سیال (ρ) از طریق معادله:

هنگام انتخاب پمپ ها، دبی یا ظرفیت نامی پمپ باید با دبی مورد نیاز برنامه یا سیستم مطابقت داشته باشد.

فشار

فشار معیاری از مقاومت است: نیرو در واحد سطح مقاومت در سیستم. درجه بندی فشار در یک پمپ مشخص می کند که چقدر مقاومت می تواند تحمل کند یا بر آن غلبه کند. معمولاً بر حسب بار یا psi (پوند بر اینچ مربع) داده می شود. فشار، همراه با دبی و توان، برای توصیف عملکرد پمپ استفاده می شود. با این حال، پمپ‌های گریز از مرکز معمولاً به جای فشار از سر (که در زیر توضیح داده شده است) برای تعیین انرژی یا مقاومت پمپ استفاده می‌کنند، زیرا فشار در پمپ گریز از مرکز با وزن مخصوص سیال پمپ‌شده متفاوت است.

هنگام انتخاب پمپ ها، فشار نامی عملکرد یا تخلیه پمپ باید برابر یا بیشتر از فشار مورد نیاز برای سیستم در دبی مورد نظر باشد.

هد(Head)

هد ارتفاع بالای ورودی مکش است که پمپ می تواند سیال را بلند کند. این یک اندازه گیری میانبر مقاومت (فشار) سیستم است که مستقل از وزن مخصوص سیال است. به عنوان انرژی مکانیکی جریان در واحد وزن تعریف می شود. این به صورت ارتفاع ستونی از آب که بر حسب فوت (فوت) یا متر (متر) داده می شود بیان می شود. به عبارت دیگر، اگر آب مستقیم به بالا پمپ شود، سر پمپ معادل ارتفاعی است که به آن می رسد

سر پمپ (H) را می توان با استفاده از وزن مخصوص (SG) سیال به فشار (P) با معادله زیر تبدیل کرد:

P = 0.434 · H · (SG)

یا با چگالی سیال (ρ) و شتاب ناشی از گرانش (g):

P = H · ρ · g

هنگام انتخاب پمپ های گریز از مرکز، هد نامی پمپ باید برابر یا بیشتر از کل هد سیستم (کل هد دینامیکی یا TDH) در دبی مورد نظر باشد.

یکی دیگر از مشخصاتی که باید در نظر گرفته شود سر مکش مثبت خالص (NPSH) است - تفاوت بین هد فشار راکد ورودی پمپ و هد فشار بخار. NPSH مورد نیاز یک پارامتر مهم در جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ است. کاویتاسیون در داخل پمپ زمانی اتفاق می افتد که فشار موضعی کمتر از فشار بخار مایع پمپاژ شده باشد و باعث جوشیدن مایع شود.

توان

هد خالص متناسب با توانی است که در واقع به سیال تحویل داده می شود، که توان خروجی (Pout) یا اسب بخار آب (اندازه گیری شده بر حسب اسب بخار یا اسب بخار) نامیده می شود. این رتبه اسب بخار است که کار مفیدی را که پمپ روی سیال انجام می دهد را توصیف می کند. می توان آن را با معادله محاسبه کرد:

Pout = gH = ρgQH

جایی که:

ρ چگالی سیال است

g شتاب ناشی از گرانش است

Q نرخ جریان حجمی است

H سر پمپ است

 نرخ جریان جرمی است

در تمام پمپ ها تلفات ناشی از اصطکاک، نشتی داخلی، جداسازی جریان و ... وجود دارد که به دلیل این تلفات، توان خارجی عرضه شده به پمپ که به آن توان ورودی (Pin) یا اسب بخار ترمز می گویند، همیشه بیشتر از اسب بخار آب است. این مشخصات معمولاً توسط سازنده پمپ به عنوان رتبه بندی یا در منحنی عملکرد پمپ ارائه می شود و برای انتخاب موتور یا منبع تغذیه مناسب برای پمپ استفاده می شود.

بهره وری

نسبت بین اسب بخار آب و اسب بخار ترمز (قدرت مفید در برابر توان مورد نیاز) راندمان پمپ (ηpump) را توصیف می کند.

 ηpump = Pout/Pin

به خاطر داشته باشید که هر درجه کارایی پمپ که توسط سازنده ارائه می شود، شرایط سیستم خاصی مانند نوع سیال منتقل شده را در نظر می گیرد: آب یک استاندارد معمولی است. اگر این مفروضات با کاربرد مورد نظر مصرف کننده متفاوت باشد، کارایی ممکن است دقیق نباشد.

منحنی های عملکرد پمپ

همه پمپ ها دارای یک منحنی مشخصه یا عملکرد هستند که میزان جریان تولید شده در هد خالص یا کل را توصیف می کند. مشخصات پمپ مربوط به هد و سرعت جریان با مواردی که در منحنی مشخصه آن یافت می شود مرتبط است. منحنی ساده شده برای پمپ گریز از مرکز چیزی شبیه به این خواهد بود.

منحنی پمپ کل هد موجود در یک نرخ جریان معین پمپ را نشان می دهد. به طور کلی، با کاهش سرعت جریان، هد بیشتری در پمپ موجود است. سازندگان معمولاً نقطه بهینه یا بهترین بازده (BEP) منحنی را تعیین می کنند که در این نمودار با خط نقطه چین نشان داده شده است. بنابراین، این پمپ هنگام تامین یک هد خالص 100 فوتی بهترین عملکرد را دارد که سرعت جریان 23 gpm را فراهم می کند.

هنگام انتخاب پمپ برای ادغام در یک سیستم، کاربران باید منحنی سیستم را در کنار منحنی پمپ ترسیم کنند. یک ترکیب ساده از این منحنی چیزی شبیه به این خواهد بود:

منحنی سیستم هد مورد نیاز برای دبی های مختلف در سیستم را نشان می دهد. این با استفاده از شکلی از معادله برنولی برای مکانیک سیالات ساخته شده است که خارج از محدوده این راهنما است. به طور کلی، با افزایش سرعت جریان به دلیل نیروهای اصطکاکی و سایر تلفات در سیستم، هد بیشتری مورد نیاز است. نقطه کار پمپ در یک سیستم باید جایی باشد که منحنی پمپ و منحنی سیستم قطع می شود. بهترین انتخاب پمپ برای سیستمی است که در آن نقطه عملیاتی مورد نیاز در پمپ های BEP قطع شود

پمپ های جابجایی مثبت از تکانه سیال استفاده نمی کنند، به این معنی که دبی نسبتا مستقل از سر پمپ است. بنابراین، (برخلاف پمپ های دینامیکی)، پمپ های جابجایی مثبت دارای ظرفیت قطعی در طیف وسیعی از فشارهای سر هستند (همانطور که در منحنی مشخصه زیر نشان داده شده است). لغزش نتیجه فشار بالای تخلیه است که باعث می شود مقداری مایع به مکش پمپ نشت کند و ظرفیت را کاهش دهد.

هنگامی که کل هد سیستم از حداکثر هد پمپ بیشتر شود، خرابی ایجاد می شود

انواع پمپ ها

هر نوع پمپی که بتواند یک مایع صنعتی را جابجا کند را می توان یک پمپ جابجایی مایعات صنعتی در نظر گرفت. با این حال، تنوع در طراحی باعث می شود پمپ های مختلف برای کاربردهای خاص مناسب باشند.

نمودار زیر یک نمای کلی از طبقه بندی پمپ ها بر اساس نوع ارائه می دهد.

تعداد انواع پمپ های مختلف می تواند حتی برای یک مهندس با تجربه بسیار زیاد باشد. جدول زیر دسته بندی های اساسی و ویژگی های کلی آنها را ارائه می دهد

جدول بعدی طبقه بندی پمپ ها را به انواع خاصی تقسیم می کند و خلاصه ای از ویژگی ها، مزایا و مایعات توصیه شده مرتبط با هر یک را ارائه می دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب نوع خاصی از پمپ، روی پیوند مربوط به آن در زیر ستون نوع پمپ کلیک کنید.

مواداولیه

پمپ ها و اجزای مختلف آن از تعدادی مواد مختلف تشکیل شده اند. نوع رسانه، سیستم مورد نیاز و محیط اطراف، همه عوامل مهم در انتخاب مواد هستند. برخی از مواد مورد استفاده در زیر توضیح داده شده است.

چدن استحکام کششی، دوام و مقاومت سایشی بالایی را مطابق با درجه بندی فشار بالا فراهم می کند.

پلاستیک ها ارزان هستند و مقاومت زیادی در برابر خوردگی و حملات شیمیایی دارند.

فولاد و آلیاژهای فولاد ضد زنگ محافظت در برابر خوردگی شیمیایی و زنگ زدگی را فراهم می کنند و استحکام کششی بالاتری نسبت به پلاستیک دارند که مربوط به درجه فشار بالاتر است.

سایر مواد مورد استفاده در ساخت پمپ عبارتند از:

• آلومینیوم
• برنج
• برنز
• سرامیک

• آلیاژ نیکل
  هنگام انتخاب نوع مواد، تعدادی از ملاحظات وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

  سازگاری شیمیایی - قطعات پمپ در تماس با رسانه های پمپ شده و افزودنی های افزودنی (تمیز کننده ها، محلول های نازک کننده) باید از مواد شیمیایی سازگار ساخته شوند که منجر به خوردگی یا آلودگی بیش از حد نشوند. برای انتخاب مناسب فلز هنگام برخورد با محیط های خورنده با یک متالورژیست مشورت کنید

ضد انفجار - مواد بدون جرقه برای محیط های عملیاتی یا رسانه هایی با حساسیت خاصی در برابر آتش گرفتن یا انفجار مورد نیاز است. برای اطلاعات بیشتر در مورد پمپ هایی که به طور خاص برای این کاربردها طراحی شده اند، به راهنمای انتخاب پمپ های ضد انفجار مراجعه کنید.

سرویس بهداشتی- پمپ های صنایع غذایی و آشامیدنی به مهر و موم های با چگالی بالا یا پمپ های بدون سیل نیاز دارند که به راحتی تمیز و استریل شوند.

سایش - پمپ هایی که ساینده ها را مدیریت می کنند به موادی با قابلیت پوشیدن خوب نیاز دارند. سطوح سخت و مواد مقاوم در برابر مواد شیمیایی اغلب ناسازگار هستند. پایه و مواد محفظه باید از استحکام کافی برخوردار باشند و همچنین بتوانند در برابر شرایط محیط کار خود مقاومت کنند.

خواص مواد

پمپ های جابجایی مایعات صنعتی از جمله پمپ هایی هستند که با سیالات صنعتی متحرک سروکار دارند. با این حال، طیف وسیعی از رسانه ها در حوزه سیالات صنعتی وجود دارد. بنابراین انتخاب پمپ مناسب نیاز به درک خواص مایع در سیستم آدرس دهی دارد. این خواص شامل ویسکوزیته و قوام است.

ویسکوزیته اندازه گیری ضخامت یک مایع است. سیالات چسبناک مانند لجن ها فشار سیستم های بالاتری را ایجاد می کنند و برای حرکت در سیستم به قدرت پمپاژ بیشتری نیاز دارند. در بسیاری از موارد، پمپ های جابجایی مثبت برای جابجایی سیالات با ویسکوزیته بالاتر مناسب تر هستند. مایعات با ویسکوزیته پایین مانند آب و روغن که هد پایین تولید می کنند معمولاً برای انواع پمپ های دینامیکی (گریز از مرکز) مناسب تر هستند.

قوام ترکیب مواد محلول مایع از نظر مواد شیمیایی و جامدات حل نشده است. پمپ‌های جابجایی مثبت عموماً برای جابجایی این مواد جامد مناسب‌تر هستند، اما پمپ‌های دینامیکی که به درستی طراحی شده‌اند (یعنی با تیغه‌های پروانه خاصی) می‌توانند آنها را نیز مدیریت کنند. محلول های دارای مواد شیمیایی خورنده باید توسط پمپ هایی با مواد و قطعات طراحی شده برای مقاومت در برابر خوردگی استفاده شوند.

طراحی پروانه

هنگام انتخاب پمپ مناسب، خریدار ممکن است مجبور باشد طراحی پمپ را فراتر از نوع و مشخصات آن در نظر بگیرد. طراحی پروانه برای عملکرد مناسب پمپ گریز از مرکز مهم است.

طرح های بسته به بهترین وجه برای پمپ های آب مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا پره ها برای بهترین عملکرد آب را کاملا محصور می کنند

طراحی پروانه بسته

ملخ های باز و نیمه باز نسبت به طرح های بسته احتمال گرفتگی کمتری دارند و این باعث می شود که برای محیط های چسبناک تر مناسب تر باشند.

طراحی پروانه باز

پروانه های گردابی دارای طراحی نیمه باز منحصر به فرد هستند که بهترین راه حل برای مواد جامد و "رینگی" است، اما تا 50٪ کارایی کمتری نسبت به سایر طرح ها دارد.

طراحی پروانه گرداب

تک مرحله ای و چند مرحله ای تعداد مراحل پروانه در یک پمپ گریز از مرکز را توصیف می کند که بر هد قابل دستیابی پمپ تأثیر می گذارد. هنگامی که فشار هد بالاتری مورد نیاز است، اجرای یک پمپ چند مرحله ای عموماً مقرون به صرفه تر از پمپ های تک مرحله ای پیچیده تر است.

سیستم پمپ دو مرحله ای اعتبار تصویر: عیب یابی پمپ و موتور هیدرولیک

سیمپلکس و مالتی پلکس تعداد سیلندرهای یک پمپ رفت و برگشتی را توصیف می کنند که ظرفیت کلی آن را تعیین می کند. پمپ های رفت و برگشتی سیمپلکس فقط یک سیلندر دارند در حالی که پمپ های مالتی پلکس بیش از یک سیلندر دارند. بیشتر پمپ های رفت و برگشتی از دو یا سه سیلندر استفاده می کنند

منبع انرژی

پمپ ها را می توان توسط تعدادی از منابع مختلف برق هدایت کرد. رایج ترین آنها موتورهای الکتریکی هستند، اما بسیاری از انواع دیگر نیز وجود دارند.

• منبع تغذیه AC - پمپ بر روی شکلی از ولتاژ جریان متناوب (AC) کار می کند که معمولاً از یک موتور AC استفاده می شود.
• منبع تغذیه DC - پمپ با نوعی ولتاژ جریان مستقیم (DC) کار می کند که معمولاً از یک موتور DC یا باتری استفاده می شود.
• منبع تغذیه DC - پمپ با نوعی ولتاژ جریان مستقیم (DC) کار می کند که معمولاً از یک موتور DC یا باتری استفاده می شود.
• منبع تغذیه DC - پمپ با نوعی ولتاژ جریان مستقیم (DC) کار می کند که معمولاً از یک موتور DC یا باتری استفاده می شود.
• هوا (پنوماتیک) - پمپ هایی که از منبع هوای فشرده استفاده می کنند.
• هوا (پنوماتیک) - پمپ هایی که از منبع هوای فشرده استفاده می کنند.
• موتور احتراقی (بنزینی یا دیزلی) - پمپ با استفاده از موتور بنزینی یا دیزلی تغذیه می شود.
• هیدرولیک - پمپ توسط یک سیستم هیدرولیک تغذیه می شود.
• بخار - پمپ با بخار تغذیه می شود
  
  منابع:
   https://www.globalspec.com

محصولات و خدمات مرتبط

پمپ های دوز یادارویی

پمپ های دوز پمپ های سیال کم حجم با دبی های قابل کنترل هستند که برای تزریق مواد افزودنی به سیستم اختلاط یا پمپاژ استفاده می شوند.

پمپ های دنده ای 

پمپ های دنده ای از چرخ دنده های به هم پیوسته برای پمپاژ انواع مایعات استفاده می کنند. به طور معمول، یک دنده راننده و دیگری چرخ دنده آزاد است. چرخ دنده ها تحمل بسیار محکمی دارند به طوری که سیال پمپ شده نمی تواند از آنها عبور کند. کاربردهای رایج پمپ های دنده ای شامل کاربردهای فشار بالا، اندازه گیری و کنترل جریان است

پمپ های محرک مغناطیسی

پمپ های محرک مغناطیسی پمپ های بدون مهر و موم هستند که از یک جفت مغناطیسی کواکسیال برای انتقال گشتاور به پروانه استفاده می کنند. یک موتور الکتریکی استاندارد مجموعه ای از آهنرباهای دائمی را هدایت می کند که بر روی یک حامل یا مجموعه درایو نصب شده اند

پمپ های پلاستیکی

پمپ های پلاستیکی برای جابجایی سیالاتی طراحی شده اند که باعث خوردگی یا آسیب رساندن به انواع دیگر پمپ ها می شوند. آنها مقاومت شیمیایی گسترده ای را ارائه می دهند و نسبت به پمپ های فلزی کم هزینه تر و سبک تر هستند

پمپ های جابجایی مثبت 

پمپ های جابجایی مثبت از نیروی مکانیکی مانند چرخ دنده ها، مثانه ها، پیستون ها، پیستون ها یا دیافراگم ها برای فشار دادن مایع به داخل و خارج پمپ استفاده می کنند.

پمپ های بهداشتی

پمپ های بهداشتی برای انتقال و اندازه گیری محلول ها، دوغاب ها و کلوئیدهای مواد غذایی و کشاورزی در عملیات هایی مانند فرآوری مواد غذایی که نیاز به تمیزی دارند استفاده می شود. چهار نوع اصلی پمپ های بهداشتی وجود دارد: گریز از مرکز، جابجایی مثبت، جت و حمل هوایی.

پمپ های سرنگ

پمپ های سرنگ تزریق یا خروج فشار بالا و دقت بالایی را برای کاربردهایی مانند کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) فراهم می کند. برای تحویل مقادیر دقیق مایع در فواصل زمانی خاص استفاده می شود.