المفاهيم الأساسية لتحجيم المضخة

قبل أن تشتري مضخة ، يجب عليك تحديد نوع المضخة والتأكد من قدرتها على توصيل معدل تدفق معين عند ضغط معين. أيضًا ، هناك حاجة إلى معلومات إضافية لتحويل المعرفة النظرية لميكانيكا الموائع إلى المعرفة العملية لتحديد المضخة. يقدم هذا القسم نظرة ثاقبة عملية حول كيفية تحديد المضخة. أنواع المضخات

أنواع المضخات

يوجد نوعان رئيسيان من المضخات: الدوران الديناميكي والإزاحة الإيجابية. في المضخة الديناميكية الدورانية ، تضفي دافعة دوارة الطاقة إلى السائل. النوع الأكثر شيوعًا للمضخة الديناميكية الدورانية هو مضخة الطرد المركزي (الشكل 1). كمية السائل التي تمر عبر المضخة تتناسب عكسيا مع الضغط عند مخرج المضخة. بمعنى آخر ، يختلف تدفق مخرج المضخة الديناميكية الدورانية بشكل غير خطي مع الضغط.

في مضخة الإزاحة الموجبة (PD) ، يتم احتجاز كمية منفصلة من السائل وإجبارها عبر المضخة وتفريغها. مضخة التروس هي مثال لمضخة PD (الشكل 2). ينتج مبدأ الضخ هذا تدفقًا نابضًا بدلاً من التدفق السلس. يميل تدفق خرجه إلى التباين قليلاً فيما يتعلق بالضغط عند مخرج المضخة ، لأن آلية الإزاحة المتحركة تدفع سبيكة السائل للخارج بمعدل ثابت.

معظم مضخات المعالجة عبارة عن مضخات ديناميكية دوارة ، لذلك تحتاج إلى معرفة ضغط المخرج المطلوب لتحديد المضخة التي ستوفر التدفق المطلوب. على الرغم من أن بعض معلمات رأس النظام يتم حسابها بنفس الطريقة سواء كانت القوة الدافعة للتدفق عبارة عن مضخة أو جاذبية ، فإن هذه المقالة تتناول بشكل أساسي مخاوف التحجيم للمضخات الديناميكية الدورانية.

تحجيم المضخة

يتضمن تحجيم المضخة مطابقة معدل التدفق والضغط للمضخة مع معدل التدفق والضغط المطلوبين للعملية. يتم إنشاء معدل التدفق الكتلي للنظام على مخطط تدفق العملية من خلال توازن الكتلة. يتطلب تحقيق معدل التدفق الكتلي هذا مضخة يمكن أن تولد ضغطًا مرتفعًا بما يكفي للتغلب على المقاومة الهيدروليكية لنظام الأنابيب والصمامات وما إلى ذلك التي يجب أن يمر السائل خلالها. تُعرف هذه المقاومة الهيدروليكية برأس النظام.

بمعنى آخر ، رأس النظام هو مقدار الضغط المطلوب لتحقيق معدل تدفق معين في النظام أسفل المضخة. رأس النظام ليس كمية ثابتة - فكلما كان تدفق السائل أسرع ، أصبح رأس النظام أعلى (لأسباب ستتم مناقشتها لاحقًا). ومع ذلك ، يمكن رسم منحنى ، يُعرف باسم منحنى النظام ، لإظهار العلاقة بين التدفق والمقاومة الهيدروليكية لنظام معين.

تحجيم المضخة ، إذن ، هو تحديد ضغط المخرج المطلوب لمضخة دورانية ديناميكية (يختلف تدفق خرجها بشكل غير خطي مع الضغط) مع رأس نظام معين (والذي يتغير بشكل غير خطي مع التدفق).

فهم رئيس النظام

يعتمد رأس النظام على خصائص النظام الذي تتصل به المضخة - والتي تشمل الرأس الثابت والرأس الديناميكي للنظام.

يتم إنشاء الرأس الثابت بواسطة أي أعمدة رأسية للسائل متصلة بالمضخة وأي أنظمة مضغوطة متصلة بمخرج المضخة. يوجد الرأس الساكن في ظل ظروف ثابتة ، مع إيقاف تشغيل المضخة ، ولا يتغير بناءً على التدفق. يمكن تحديد ارتفاع السائل فوق الخط المركزي للمضخة من رسم تخطيط المصنع.

يختلف الرأس الديناميكي ديناميكيًا مع معدل التدفق (وأيضًا مع درجة فتح الصمامات). يمثل الرأس الديناميكي عدم كفاءة النظام - فقدان الطاقة نتيجة الاحتكاك داخل الأنابيب والتجهيزات وتغيرات الاتجاه. تزداد عدم الكفاءة مع مربع متوسط ​​سرعة السائل.

يمكن تقسيم الرأس الديناميكي إلى قسمين. يُطلق على الخسارة الاحتكاكية أثناء تحرك السائل على طول الأنبوب المستقيم خسارة الرأس ذات التدفق المستقيم ، ويطلق على الخسارة الناتجة عن مرور السوائل عبر تجهيزات الأنابيب مثل الانحناءات والصمامات وما إلى ذلك اسم الفقد الرأسي للتركيبات.

يعد التوصيف الكامل للنظام الهيدروليكي أمرًا معقدًا بشكل لا يصدق. تذكر أنه من أجل تحديد مضخة ، ما عليك سوى تحديد خصائص النظام جيدًا بما يكفي لاختيار مضخة تؤدي المهمة المعنية. يعتمد مدى الدقة التي تحتاجها على المكان الذي تتواجد فيه في عملية التصميم. إذا كنت في المرحلة المفاهيمية ، فقد تتمكن من تجنب تحديد المضخة على الإطلاق ، لكن التجربة تشير إلى أنه يجب عليك استخدام القواعد العامة لتحديد معلمات معينة (مثل السرعة السطحية) لمنع الصعوبات لاحقًا.

كما يوصى بتصميم العملية بحيث لا يكون لها تدفق ثنائي الطور. من الصعب التنبؤ بالتدفق على مرحلتين ، ويجب تجنبه في التصميم الخاص بك إذا كان ذلك ممكنًا على الإطلاق - يمكن أن تكون خسائر الرأس ألف مرة من التدفق أحادي الطور. يمكن أن يساعد تركيب براميل الإخراج في النظام وترتيب أعمال الأنابيب بحيث لا يتم حبس الغازات في السوائل في التخفيف من التدفق ثنائي الطور.

السرعة السطحية هي نفسها السرعة المتوسطة وهي معدل التدفق الحجمي (بالمتر)³/ ثانية ، على سبيل المثال) مقسومًا على مساحة المقطع العرضي الداخلية للأنبوب (على سبيل المثال ، بالمتر²). طريقة سريعة جدًا لبدء الحسابات الهيدروليكية هي استخدام السرعات السطحية التالية:

• ضخ السوائل الشبيهة بالمياه: <1.5 م / ثانية
• السوائل الشبيهة بالمياه التي تتغذى بالجاذبية: <1 م / ثانية
• سوائل شبيهة بالماء مع جوامد قابلة للترسيب:> 1 ، <1.5 م / ثانية
• الغازات الشبيهة بالهواء: 20 م / ثانية

إن الحفاظ على النظام ضمن هذه النطاقات المقبولة من السرعات السطحية ، وتجنب التدفق على مرحلتين ، سيؤدي عادةً إلى خسارة رأس معقولة لأطوال الأنابيب التي توجد عادةً في مصانع المعالجة.

تحديد خسائر الاحتكاك من خلال التركيبات

الرأس الديناميكي أو الاحتكاك يساوي مجموع الخسارة الأمامية للخسارة الأمامية والخسارة الأمامية للتركيبات.

يتم حساب الخسارة الأمامية للتركيبات بما يعرف بطريقة القيمة k. كل نوع من أنواع الصمامات ، والانحناءات ، والانحناء لها معامل مقاومة مميز ، أو قيمة k ، والتي يمكن العثور عليها في Perry's Handbook (1) ومصادر أخرى (الجدول 1) (2).

نوع المناسب	قيمة ك
الانحناءات ذات نصف القطر القصير ، لكل 22.5 درجة. السماح	0.2
الانحناءات ذات نصف القطر الطويل ، لكل 22.5 درجة. السماح	0.1
فتح صمام العزل	0.4
افتح صمام التحكم	10.8
نقطة الإنطلاق (تتدفق من الفرع الجانبي)	1.2
نقطة الإنطلاق (تدفق مباشر)	0.1
فحص التأرجح صمام عدم الرجوع	1
دخول حاد	0.5

لاستخدام هذه الطريقة ، قم بحساب عدد الصمامات على مخطط الأنابيب والأجهزة (P&ID) والتركيبات والانحناءات والمحملات على مخطط المصنع لرسم خط الشفط أو التسليم ذي الصلة. اضرب عدد كل نوع من التركيبات في قيمة k المقابلة ، وأضف قيم k للأنواع المختلفة من التركيبات للحصول على إجمالي قيمة k. استخدم القيمة الإجمالية k لحساب خسارة الرأس بسبب التركيبات:

حساب خسارة الرأس على التوالي

في مرحلة التصميم الأكثر تقدمًا ، قد ترغب في معرفة الحجم المادي للمضخة لتجربتها على رسم تخطيط المصنع. تتمثل إحدى الطرق السهلة لتحديد الخسارة الأمامية المباشرة - أصعب جزء في حساب خسارة الرأس - في استخدام مخطط رمزي مثل الشكل 3 أو جدول. ينتج مصنعو الأنابيب (وغيرهم) جداول ورسوم بيانية يمكن استخدامها للبحث بسرعة عن الخسارة بسبب احتكاك السوائل.

لاستخدام الرسم البياني ، استخدم مسطرة لرسم خط مستقيم من خلال أي زوج من الكميات المعروفة لتحديد الكميات غير المعروفة. على سبيل المثال ، بالنسبة للأنبوب ذي التجويف الاسمي 25 مم بسرعة تدفق 1 م / ثانية ، يكون الفقد الرأسي المستقيم حوالي 6 أمتار لكل 100 متر من الأنابيب. لذا فإن الفقد خلال 10 أمتار من هذا الأنبوب يبلغ حوالي 0.6 ميغاواط.

في مرحلة التصميم المبكرة ، غالبًا ما تحتاج إلى حساب الخسارة الأمامية عدة مرات. بدلاً من الإشارة إلى جدول أو مخطط ترميزي عدة مرات ، يمكن أن يكون من الأسرع إعداد جدول بيانات Excel واستخدام صيغة لحساب عامل الاحتكاك دارسي والخسارة.

عادةً ما يتم تعليم طلاب الهندسة الكيميائية إيجاد عامل الاحتكاك دارسي باستخدام مخطط مودي ، وهو ملخص لعدد كبير من التجارب التجريبية. يمكنك استخدام معادلات وبرامج ملائمة للمنحنى مثل Excel لتقريب ناتج الرسم التخطيطي Moody.

لا تخلط بين عامل الاحتكاك دارسي وعامل الاحتكاك فانينج - عامل الاحتكاك دارسي هو بالتعريف أربعة أضعاف عامل الاحتكاك فانينج. إذا قررت استخدام مخطط مودي لإيجاد عامل الاحتكاك ، فاحذر من عامل الاحتكاك الموجود على المحور ص.

أفضل تقريب Colebrook-White لحساب عامل الاحتكاك دارسي. على الرغم من أنه تقريبي ، إلا أنه قد يكون أقرب إلى القيمة التجريبية الحقيقية مما يمكن للشخص العادي قراءته من مخطط مودي.

يمكن استخدام تقريب Colebrook-White لتقدير عامل الاحتكاك دارسي (ص_د) من أرقام رينولدز الأكبر من 4000:

أين د_ح هو القطر الهيدروليكي للأنبوب ، ε هو خشونة سطح الأنبوب ، و R_ه هو رقم رينولدز. أيضًا ، ρ هي كثافة السائل ، D هي القطر الداخلي للأنبوب ، و μ هي اللزوجة الديناميكية للسائل.

يمكن استخدام تقريب Colebrook-White بشكل تكراري لحل عامل الاحتكاك دارسي. تقوم وظيفة Goal Seek في Excel بهذا بسرعة وسهولة.

تنص معادلة Darcy-Weisbach على أنه بالنسبة للأنبوب ذي القطر المنتظم ، فإن فقد الضغط بسبب التأثيرات اللزجة (p) يتناسب مع الطول (L) ويمكن أن يتميز بـ Δp / L. يسمح لك هذا النهج التكراري بحساب الخسارة الرأسية المباشرة إلى درجة الدقة المطلوبة لأي تطبيق عملي تقريبًا.

لقد عثرت مؤخرًا على ورقة (3) اقترحت أن هناك معادلات أخرى توفر نتائج أكثر دقة من خلال ملاءمة المنحنى مقارنة بتقريب Colebrook-White. إذا كنت تقوم بإنتاج جدول البيانات الخاص بك لهذا الغرض ، أقترح عليك النظر في معادلات Zigrang و Sylvester (4) أو Haaland (5) (الجدول 2). تنطبق هذه المعادلات أيضًا على أرقام رينولدز الأكبر من 4000.

ستمنحك إضافة الرأس الثابت ، والخسارة الأمامية للتركيبات ، وخسارة الرأس ذات التشغيل المباشر ، الرأس الكلي الذي تحتاجه المضخة للتغلب على المقاومة وتقديم معدل التدفق المحدد إلى النظام.

رأس الشفط ورأس الشفط الإيجابي الصافي

حتى في مرحلة مبكرة ، أوصي أيضًا بتحديد رأس الشفط الإيجابي الصافي المطلوب للمضخة وحساب رأس الشفط الإيجابي الصافي (NPSH) ، حيث يمكن أن تؤثر على أكثر بكثير من مواصفات المضخة. يأخذ رأس الشفط الإيجابي الصافي المطلوب للمضخة في الاعتبار ضغط بخار السائل لتجنب التجويف في المضخة.

أوصي بإنشاء جدول بيانات Excel يستخدم معادلة أنطوان لتقدير ضغط بخار السائل عند مدخل المضخة ثم حساب NPSH عند ضغط البخار هذا. يمكن التعبير عن معادلة أنطوان على النحو التالي:

أين ص_الخامس هو ضغط بخار السائل عند مدخل المضخة ، و T هي درجة الحرارة ، و A و B و C معاملات يمكن الحصول عليها من قاعدة بيانات NIST (http://webbook.nist.gov) من بين أماكن أخرى. أيضا ، ص_ا هو الضغط المطلق في خزان الشفط ، ح_ا هو مستوى السائل للخزان بالنسبة إلى خط وسط المضخة ، و h_سادس هي خسارة الرأس بسبب الاحتكاك على جانب الشفط للمضخة. لاحظ أنه يتم حساب NPSH بشكل مختلف لمضخات الطرد المركزي والإزاحة الإيجابية ، وأنه يختلف باختلاف سرعة المضخة لمضخات الإزاحة الإيجابية بدلاً من الضغط كما هو الحال بالنسبة لمضخات الطرد المركزي (يجب استخدام المعادلة الموضحة أعلاه فقط مع مضخات الطرد المركزي).

يمكن استخدام معادلات المنحنى البديلة التي تم تقديمها في القسم التالي بدلاً من معادلة Colebrook-White لتحديد عامل الاحتكاك دارسي

معادلة	نطاق
f D = ( − 2 log ⁡ [ ε 3.7 − 5.02 Re log ⁡ { ε − 5.02 Re log ⁡ ( ε 3.7 + 13 Re ) } ] ) − 2 f D = − 2 log ⁡ ε 3.7 − 5.02 Re log ⁡ ε − 5.02 Re log ⁡ ε 3.7 + 13 Re − 2 f_(D)=(-2log[(epsi)/(3.7)-(5.02 )/(Re)log{epsi-(5.02 )/(Re)log((epsi)/(3.7)+(13 )/(Re))}])^(-2)	ε = 0.00004 - 0.05 ε = 0.00004 - 0.05 epsi = 0.00004-0.05
f D = (- 1.8 سجل ⁡ [(3.7) 1.11 + 6.9 Re]) - 2 f D = - 1.8 تسجيل ⁡ 3.7 1.11 + 6.9 Re - 2 f_ (D) = (- 1.8 سجل [((epsi) / (3.7)) ^ (1.11)+ (6.9) / (Re)]) ^ (- 2)	ε = 0.000001 - 0.05 ε = 0.000001 - 0.05 epsi = 0.000001-0.05

يوضح الجدول 3 مثالاً للمياه. ضغط بخار الماء عند 30 درجة مئوية ، محسوبًا باستخدام معادلة أنطوان.

مادة	أ أ أ	ب ب ب	ج ج ج	T ، ∘ C T ، ∘ C T ، ^ (@) ج	T ، K T ، K T ، K	P v P v P_ (v)، شريط	P v ، P a P v ، P a P_ (v) ، Pa
المياه	5.40221 5.40221 5.40221	1، 838.675 1، 838.675 1،838.675	- 31.737 - 31.737 -31.737	30	303.15 303.15 303.15	0.042438 0.042438 0.042438	4، 243.81 4، 243.81 4،243.81

تحديد قوة المضخة

بعد حساب رأس النظام ، يمكن استخدامه لحساب معدل تقريبي لقدرة المضخة لمضخة طرد مركزي:

توفر الشركة المصنعة للمضخة تقييمات دقيقة للطاقة وحجم المحرك للمضخة ، لكن المهندسين الكهربائيين يحتاجون إلى قيمة تقريبية لهذا (وموقع المضخة) في وقت مبكر من عملية التصميم للسماح لهم بتحديد حجم كبلات الطاقة. يجب أن تخطئ في جانب الحذر في حساب التصنيف هذا (سيكون مهندسو الكهرباء أكثر سعادة إذا عدت لاحقًا لطلب تصنيف طاقة أقل من تصنيف أعلى).

في مراحل معينة من تطوير التصميم ، يتم تعديل الرسومات الأولية لتتناسب مع الظروف الهيدروليكية المحتملة عبر مظروف التصميم. قد يتطلب هذا منك إجراء العديد من الحسابات الهيدروليكية التقريبية قبل استقرار التصميم في شكل معقول.

بعد إجراء الحسابات الهيدروليكية ، قد تحتاج المضخة وربما أحجام الأنابيب إلى التغيير ، كما هو الحال بالنسبة لضغط التشغيل الأدنى والأقصى في نقاط معينة في النظام. نظرًا لأن تصميم النظام أصبح أكثر دقة ، فقد تكون هناك حاجة للتغيير من نوع مضخة إلى آخر.

الشبكات الهيدروليكية

تصف الأقسام السابقة كيفية حساب الخسارة من خلال سطر واحد ، ولكن ماذا عن الموقف الشائع حيث يكون للعملية خطوط متفرعة ومتشعبات وما إلى ذلك؟ عندما يتعامل كل فرع مع تدفق يتناسب مع خسارة الرأس ، ويتناسب خسارته مع التدفق الذي يمر عبره ، فإن إنتاج نموذج دقيق يمكن أن يصبح معقدًا بسرعة كبيرة. تتمثل أسلوبي في ذلك أولاً في تبسيط التصميم ثم تحسينه قدر الإمكان باستخدام بعض القواعد الأساسية:

• تجنب الترتيبات المتشعبة التي توفر مسارًا مستقيمًا من خط التغذية إلى الفرع. يُفضل الدخول بشكل عمودي على اتجاه الفرع.
• مشعبات الحجم بحيث لا تتجاوز السرعة السطحية أبدًا 1 م / ثانية بأعلى معدل تدفق متوقع.
• حدد بالتدريج أقطار متشعبة أصغر لاستيعاب التدفقات المنخفضة للفروع في اتجاه مجرى النهر.
• قم بتضمين قيود هيدروليكية صغيرة في الفرع بحيث تكون خسارة الرأس في الفرع 10-100 ضعف خسارة الرأس عبر المشعب.
• تصميم معادلة التدفق السلبي في جميع أنحاء نظام الأنابيب حيثما أمكن ذلك عن طريق جعل الفروع متكافئة هيدروليكيًا.

قم بإجراء حسابات الفقد الأمامي لكل قسم من تصميم المصنع المبسط في التدفقات المتوقعة للعثور على مسار التدفق بأعلى معدل فقد للأمام. استخدم أعلى مسار خاسر لتحديد مهمة المضخة المطلوبة - احسب عمل المضخة في كل من متوسط ​​التدفق مع معادلة تدفق العمل ، وعند التدفق الكامل عبر فرع واحد. عادة لا تختلف كثيرًا ، وتكمن الإجابة الأكثر صرامة بينهما. فقط إذا كانت نتيجتا هذا النهج مختلفتين تمامًا ، فسأقوم بتحليل أكثر صرامة (واستهلاكًا للوقت).

إذا كانت هناك حاجة إلى مثل هذا التحليل الدقيق ، فأنا أقوم بإنشاء جدول بيانات Excel استنادًا إلى طريقة Hardy Cross - وهي طريقة لتحديد التدفق في شبكة الأنابيب عندما تكون التدفقات داخل الشبكة غير معروفة ولكن المدخلات والمخرجات معروفة - وحلها للأفراد تدفقات الأنابيب. يمكن استخدام وظيفة Solver في Excel للعثور على التغيير في التدفق الذي لا يفقد أي حلقة. في الحالة غير المحتملة التي يتعين عليك القيام بها ، يمكن العثور على شرح لكيفية تنفيذ الطريقة في المرجع. 6. هناك العديد من برامج الكمبيوتر المتاحة للقيام بهذه الحسابات.

أدوات الأنابيب (ملفات Excel)

منحنيات المضخة

منحنى المضخة عبارة عن مخطط لضغط المخرج كدالة للتدفق ويمتاز بمضخة معينة. الاستخدام الأكثر شيوعًا لمنحنيات المضخة هو اختيار مضخات الطرد المركزي ، حيث يختلف معدل تدفق هذه المضخات بشكل كبير مع ضغط النظام. يتم استخدام منحنيات المضخة بشكل أقل تكرارًا لمضخات الإزاحة الإيجابية. يرسم منحنى المضخة الأساسي العلاقة بين الرأس والتدفق لمضخة (الشكل 4).

على منحنى المضخة النموذجي ، يكون معدل التدفق (Q) على المحور الأفقي والرأس (H) على المحور الرأسي. يوضح منحنى المضخة العلاقة المقاسة بين هذه المتغيرات ، لذلك يطلق عليها أحيانًا منحنى Q / H. يتوافق تقاطع هذا المنحنى مع المحور الرأسي مع رأس الصمام المغلق للمضخة. يتم إنشاء هذه المنحنيات من قبل الشركة المصنعة للمضخة في ظل ظروف اختبار المتجر وتمثل بشكل مثالي القيم المتوسطة لعينة تمثيلية من المضخات.

يُطلق على مخطط رأس النظام على نطاق من معدلات التدفق ، من صفر إلى بعض القيمة فوق الحد الأقصى للتدفق المطلوب ، منحنى النظام. لإنشاء منحنى نظام ، أكمل حسابات رأس النظام لمجموعة من معدلات تدفق العمليات المتوقعة. يمكن رسم رأس النظام على نفس المحاور مثل منحنى المضخة. النقطة التي يتقاطع عندها منحنى النظام ومنحنى المضخة هي نقطة التشغيل أو نقطة التشغيل للمضخة.

تذكر أن منحنى النظام ينطبق على نطاق من التدفقات في تكوين نظام معين. سيؤدي خنق الصمام في النظام إلى إنتاج منحنى مختلف للنظام. إذا كان سيتم التحكم في التدفق عبر النظام عن طريق فتح الصمامات وإغلاقها ، فأنت بحاجة إلى إنشاء مجموعة من المنحنيات التي تمثل ظروف التشغيل المتوقعة ، مع مجموعة مناظرة من نقاط العمل.

ص نقاط. من الشائع أن يتم رسم الكفاءة والقوة و NPSH على نفس الرسم البياني (الشكل 5). يتطلب كل من هذه المتغيرات محورها الرأسي. للحصول على كفاءة المضخة عند نقطة التشغيل ، ارسم خطًا رأسيًا من نقطة التشغيل إلى منحنى الكفاءة ، ثم ارسم خطًا أفقيًا من هناك إلى المحور الرأسي الذي يتوافق مع الكفاءة. وبالمثل ، للحصول على متطلبات طاقة المحرك ، ارسم خطًا لأسفل من نقطة التشغيل إلى منحنى عمل المحرك.

قد تتضمن المنحنيات الأكثر تعقيدًا منحنيات متداخلة تمثل علاقة التدفق / الرأس عند ترددات إمداد مختلفة (على سبيل المثال ، تردد إمداد التيار المتناوب بالهرتز) أو سرعات دورانية ، بدوافع مختلفة ، أو لكثافات موائع مختلفة. تقع المنحنيات الخاصة بالدفاعات الأكبر حجمًا أو الدوران الأسرع فوق المنحنيات الخاصة بالدفاعات الأصغر أو الدوران الأبطأ ، وتقع منحنيات السوائل منخفضة الكثافة فوق المنحنيات الخاصة بالسوائل عالية الكثافة. قد يشتمل منحنى المضخة الأكثر تقدمًا أيضًا على أقطار المكره و NPSH.

يصور الشكل 6 منحنيات المضخة لأربعة دفاعات مختلفة ، تتراوح من 222 مم إلى 260 مم. تظهر منحنيات الطاقة المقابلة لكل دافع في الجزء السفلي من الشكل. الخطوط المتقطعة في الشكل 6 هي منحنيات كفاءة. يمكن أن تبدو هذه المنحنيات مربكة بعض الشيء ، ولكن النقطة المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار هي أنه ، تمامًا كما في الأمثلة الأبسط ، يكون معدل التدفق دائمًا على محور أفقي مشترك ، والقيمة المقابلة في أي منحنى تكون عموديًا أعلى أو أسفل من نقطة العمل.

عادةً ما تتضمن هذه المنحنيات الأكثر تقدمًا منحنيات الكفاءة ، وهذه المنحنيات تحدد منطقة ذات أعلى كفاءة. في وسط هذه المنطقة توجد أفضل نقطة كفاءة (BEP). اختر مضخة ذات كفاءة مقبولة عبر نطاق ظروف التشغيل المتوقعة. لاحظ أننا لا نهتم بالضرورة بمظروف التصميم بالكامل - فليس من الضروري أن تكون لديك كفاءة عالية في جميع الظروف التي يمكن تصورها ، فقط نطاق التشغيل العادي.

سيكون للمضخة المثالية للتطبيق الخاص بك أفضل الممارسات البيئية بالقرب من نقطة التشغيل. إذا كانت نقطة العمل بعيدة إلى يمين منحنى المضخة ، بعيدًا عن BEP ، فهي ليست المضخة المناسبة للوظيفة. حتى مع أكثر موردي المضخات تعاونًا ، قد لا تكون المنحنيات التي تحتاجها لاختيار المضخة متاحة في بعض الأحيان. هذا هو الحال عادة إذا كنت ترغب في استخدام العاكس للتحكم في خرج المضخة على أساس السرعة.

ومع ذلك ، يمكنك غالبًا إنشاء منحنيات مقبولة للمضخة باستخدام المنحنيات التي لديك وعلاقات تقارب المضخة التقريبية التالية:

حيث يعين الرمز السفلي 1 شرطًا أوليًا لمنحنى مضخة معروف والرمز 2 هو حالة جديدة. العلاقة NPSH المقدمة هي أكثر من تقريب من غيرها. تقع قيمة x في النطاق من -2.5 إلى +1.5 ، و y في النطاق من +1.5 إلى +2.5.

استشهد الأدب

عندما تركت الجامعة ، وجدت أنني بحاجة إلى معلومات إضافية لتحويل معرفتي النظرية بميكانيكا الموائع إلى المعرفة العملية المطلوبة لتحديد المضخة. بناءً على الأسئلة التي أراها تُطرح كل أسبوع تقريبًا على LinkedIn وفي أي مكان آخر ، أعتقد أن هذه مشكلة يشاركها العديد من المهندسين في وقت مبكر من حياتهم المهنية. تقدم هذه المقالة نظرة ثاقبة عملية حول كيفية تحديد المضخة.

شون موران (الخبرة المحدودة).
تحجيم المضخة: سد الفجوة بين النظرية والتطبيق

انظر موران يتمتع بخبرة 25 عامًا في تصميم محطة المعالجة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتشغيل. كان أستاذًا مشاركًا ومنسقًا لتدريس التصميم في الجامعة. نوتنجهام لمدة أربع سنوات ، وهو حاليًا أستاذ زائر في الجامعة. تشيستر. قام بتأليف ثلاثة كتب عن تصميم مصانع المعالجة لمؤسسة المهندسين الكيميائيين. تركز ممارسته المهنية الآن على العمل كشاهد خبير في النزاعات التجارية المتعلقة بقضايا تصميم مصنع المعالجة ، على الرغم من أنه لا يزال لديه سبب يجعله يواجه صعوبة من وقت لآخر. وهو حاصل على درجة الماجستير في الهندسة الكيميائية الحيوية من جامعة. كلية لندن.

1. Perry ، RH ، & DW ، G. (2007). كتيب بيري للمهندسين الكيميائيين ، الطبعة المصورة الثامنة.نيويورك: ماكجرو هيل.
2. موران ، س. (2019).دليل تطبيقي للعملية وتصميم المصنع. إلسفير.
3. Genić، S.، Aranđelović، I.، Kolendić، P.، Jarić، M.، Budimir، N.، & Genić، V. (2011). مراجعة التقريبات الصريحة لمعادلة كولبروك.معاملات FME،39(2) ، 67-71.
4. زيغرانج ، دي جي ، وسيلفستر ، إن دي (1982). تقريب صريح لحل معادلة عامل الاحتكاك لكولبروك.مجلة AIChE،28(3) ، 514-515.
5. هالاند ، سي (1983). صيغ بسيطة وواضحة لعامل الاحتكاك في تدفق الأنابيب المضطرب.
6. هادلستون ، دي إتش ، ألاركون ، في جي ، وتشين ، دبليو (2004). استبدال جدول البيانات لتحليل نظام أنابيب هاردي كروس في المكونات الهيدروليكية الجامعية. فيالتحولات الحرجة في إدارة الموارد المائية والبيئية(ص 1-8).