العمل المفيد للمضخة
إعداد المهندس إبراهيم وسوف
مقدمة : يعد الفيزيائي جيمس واط والذي أصبح يطلق اسمه على مصطلح قياس وحدة الكهرباء (واط) أول من قدم تحسينات وتطويرات على المحركات البخارية والمراحل الثابتة .
أول استخدام عملي للمحركات البخارية كان في ضخ المياه من المناجم حيث أنه في حالة عدم ضخ المياه من المناجم فإنها سوف تطوف بالماء وقبل المحركات البخارية كانت الخيول تستخدم لرفع المياه من المناجم وفي بعض الأحيان كان يتم استخدام الأطفال .
جيمس واط طور مفهوم الطاقة والعملوالإستطاعة حيث عرف الطاقة بأنها القدرة على أداء العمل والعمل هو القوة في المسافة والاستطاعة هي العمل المنجز في إطار زمن محدد .
جيمس واط من خلال التجارب الفعلية توصل إلى أن كل حصان يقدم ما يعادل 550 بوند من أجل مسافة قدم واحد وخلال ثانية واحدة لذلك قرر بأن الحصان البخاري يعادل550 fooLbs/sec وهذا هو السبب أنه حتى اليوم جميع المحركات ( البخارية – محركات الاحتراق الداخلي) المراجل والمحركات الكهربائية والمحركات الصاروخية والمحركات النفاثة توصف بالحصان البخاري (HP) Horse power ونقول بأن المحرك يقدم استطاعة قدرها (HP) وإن المضخة تستهلك استطاعة قدرها (BHP) brake Horse power والفرق بينهما هو مقدار الطاقة الضائعة خلال عملية نقل الطاقة من المحرك إلى المضخة وذلك في
( المحامل – المحور- وصلة الكوبلنك ) .
العمل المفيد للمضخة يدعى (WHP) Water Horse power
عندما يزداد التدفق يقل الضغط بشكل عام
مثال : مضخة تعطي رفع 10 قدم وتدفق 200 غالون بالدقيقة ما هي الطاقة المفيدة للمضخة sp.gr=1 إذا كان السائل المضخوخ ماء .
WHP=H.Q/3960=100x200/3960=5.05 HP
مفهوم التدفق : هوعدد الغالونات التي تعطيها المضخة خلال الدقيقة
- أي مضخة تعطي تدفق أكثر إذا خفض ضغط الطرد وبالمثل فإن مضخة سوف تعطي ضغط طرد أكبر ( أو رفع أكثر ) إذا تم تقليل التدفق
- المسافة المتاحة خلال البروانة والمسافة المتاحة خلال الحلزون (الناشر) تحدد مقدار التدفق ويوجد منطقتان حاسمتان في البروانة منطقة الدخول ومنطقة الخروج و في الحلزون ( الناشر حيث أن كل السائل يمرمن خلال هذه المنطقة cutwater المنطقة الهامة هي
- يتولد الرفع أو الضغط في المضخة عندما البروانة تدور فإنها تعطي طاقة دورا نية للسائل (سرعة السائل تزداد ) و خلال الناشر فإن هذه الطاقة تتحول إلى ضغط ( عن طريق إنقاص سرعة السائل ) .
في الناشر هي التي تحددcut water- العلاقة بين منطقة الخروج في البروانة ومنطقة ال
تدفق المضخة
مردود المضخة
هناك عوامل عديدة تؤثر على كفاءة المضخة والبروانة هي واحد من أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة المضخة وتأثير البروانة يكون من خلال سرعة البروانة –قطر البروانة-عدد شفرات البروانة –قطر فتحة البروانة-سماكة البروانة-زاوية الشفرات .
العوامل التي تؤثر على كفاءة المضخة :
1- درجة إنهاء السطوح الداخلية : الكفاءة تزداد من أجل السطوح ذات الإنهاء الجيد .
2- خلوصات رنكات التآكل حيث أن لها تأثير هائل على كفاءة المضخة وخاصة المضخات ذات السرعة النوعية أقل من 1000 حيث تقل الكفاءة بزيادة الخلوصات .
3- الضياعات الميكانيكية : (المحامل-موانع الزيت -موانع الميكانيكية-الحشوات الخ ) حيث كلها تستهلك طاقة وتقلل كفاءة المضخة .
4-قطر البروانة : حيث أنه سيكون هناك انخفاض في كفاءة المضخة مع انخفاض قطر البروانة لذلك فإنه لا ينصح بأن يتم تخفيض القطر الخارجي لأكثر من 20% .
5- اللزوجة : السوائل اللزجة عادة يكون لها تأثير ضار على كفاءة المضخة حيث أنه مع زيادة لزوجة السائل تقل كفاءة المضخة .
6- حجم الجزيئات الصلبة : عادة الجزيئات الموصفة بمعدل أقل من 10% لا تملك تأثير ضار على كفاءة المضخة ولكن عند التعامل مع سوائل تحوي مواد صلبة فإنه من الأفضل أن تكون المضخات ذات تكوين أكبر بما فيه الكفاية لمنع حدوث عوائق داخل المضخة ومثال ذلك مضخات الصرف الصحي التي تتعامل مع مواد صلبة عالية .
7- نوع المضخات : حيث أن هناك أنواع عديدة من المضخات صممت بتصاميم وخصائص مختلفة لتؤدي أغراض محددة .
