به حداکثر میزان ارتفاعی كه یک پمپ بتواند بالاتر از سطح آب قرار گیرد، ارتفاع مكش در پمپ گفته می‌شود، در حقیقت یکی از مهم‌ترین مواردی که در انتخاب یک موتور پمپ خوب و قوی کارآمد است، مقدار ارتفاع مکش در پمپ می‌باشد.
این مساله تا جایی حائز اهمیت می‌شود که امکان عدم انتخاب موتور پمپ برای فرد مصرف‌کننده را فراهم می‌سازد، چرا که عموما میزان مکش پمپ‌ها حداکثر هفت الی هشت متر بوده و کاربران باید شرایط محیطی خود را همواره در نظر داشته باشند. بدیهی است که این موتور پمپ‌ها تنها برای چاه‌های اصطلاحا نیمه عمیق که تا حداکثر عمق 8 متر هستند، مناسب می‌باشند.
در صورتی که یک کاربر بخواهد برای چاهی عمیق با متراژی بالاتر از عمق 8 متر موتور پمپ تهیه کند، می‌بایست از پمپ‌های همراه با ژنراتور برای مناطق بدون برق، استفاده کند.
لازم به ذکر است که افزایش یا کاهش ارتفاع مكش در پمپ بستگی به عوامل زیر دارد :
- سرعت گردش یک پمپ
- دبی یک پمپ
- ارتفاع مكانیك یک پمپ
- افت فشار داخلی یک پمپ
- درجۀ حرارت موقیعت مکانی نصب پمپ
- ارتفاع مکان نصب یک پمپ نسبت به سطح دریا
- و غیره
به طور مثال می‌توان عنوان کرد که اگر ارتفاع مکانیکی و سرعت گردش در پمپ ثابت بماند، به هر مقداری که دبی پمپ بیشتر شود به مكش كمتری احتیاج خواهد بود که در نتیجۀ آن منجر به افزایش ارتفاع مکش در پمپ می‌شود.
در ادامۀ این مقاله به مباحث تئوری، مثال‌ها و فرمول‌های ریاضی مهم و اثرگذار در ارتفاع مکش در پمپ خواهیم پرداخت پس با ما تا انتها همراه شوید.
ارتفاع مکش در پمپ چیست؟
برای بیان یک تعریف علمی و جامع‌تری از ارتفاع مكش در پمپ می‌توان عنوان کرد که ارتفاع مکش برابر است با یك اتمسفر (10 متر آب) اما عوامل و مواردی نیز می‌توانند مسبب كاهش ارتفاع مكش در پمپ شوند که این عوامل به ترتیب عبارتند از:
- فشار بخار مایع یا hp
- فشار ایجاد شده در اثر سرعت اولیه در لولۀ مكش یا hv
- افت فشار به دلیل وجود اتصالات یا hr (لوله، زانوئی، سه‌راهی و سایر متعلقات)
فرمول ارتفاع مکش در پمپ
در فرمول افت ارتفاع مكش خواهیم داشت:
HS = 10 – (HP + HV + HR)
پارامترهای موجود در فرمول فوق به شرح زیر می‌باشد:
ارﺗﻔﺎع ﻣﻜﺶ واﻗﻌﻲ پمپ به ﻣﺘﺮ (اﮔﺮ ﻣﻜﺶ ﺑﺎﺷﺪ ﻣﺜﺒﺖ باشد) = HS
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ ﻓﺸﺎر ﺑﺨﺎر آب یا بخار مایع دردﻣﺎیی مشخص = HP
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ ﺳﺮﻋﺖ اولیه در ﻟﻮلۀ ﻣﻜﺶ ﭘﻤﭗ به ﻣﺘﺮ = HV
افت فشار به دلیل وجود متعلقات = HR
| فشار بخار ( متر) | درجه حرارت (سانتی گراد) |
| 0/060 | 0 |
| 0/090 | 4/4 |
| 0/13 | 10 |
| 0/18 | 15/6 |
| 0/26 | 21/1 |
| 0/34 | 26/7 |
| 0/49 | 32/2 |
| 0/67 | 37/8 |
| 0/9 | 43/3 |
| 1/19 | 48/9 |
| 1/56 | 54/4 |
| 2/03 | 60 |
| 2/62 | 65/6 |
| 3/34 | 71/7 |
| فشار جو (متر) | ارتفاع از سطح دریا (متر) |
| 10/4 | 0 |
| 10/2 | 150 |
| 10 | 300 |
| 9/8 | 460 |
| 9/6 | 610 |
| 9/5 | 760 |
| 9/3 | 910 |
| 9 | 1220 |
| 8/6 | 1520 |
| 8/3 | 1830 |
| 8 | 2130 |
| 7/7 | 2440 |
| 7/4 | 2740 |
| 7/1 | 3050 |
درحقیقت میزان دقیق HS برای عملكرد مناسب و سالم یک پمپ حداكثر معادل 5/4 الی 6 متر می‌باشد که برای جلوگیری از مشكلات اساسی پمپ می‌بایست آن را در مکانی پایین‌تر از سطح آزاد آب قرارداده و سپس در فاصلۀ میانی لولۀ مكش كه به درون آب فرو رفته است از نصب هرگونه اتصالات لوله به پمپ مانند: شیر یک طرفه، زانوئی، سه‌راهی، تبدیل، شیرفلكه و غیره خودداری کرد.
همچنین برای كاهش افت فشار نیز می‌توان قطر لوله ورودی آب را مقداری بزرگتر از حد محاسبه شده در نظر گرفت تا ضریب اصطكاك داخلی لوله یا نیروی F تا حد مطلوبی کاهش یابد. فراموش نکنید که می‌بایست قطر لولۀ مكش در تمامی طول مسیر حرکتی خود یکنواخت بوده و در صورت امكان دارای شیبی معادل 5 در 1000 نسبت به منبع اصلی مكش به طرف موتور پمپ داشته باشد.
فرمول ارﺗﻔﺎع ﻣﻜﺶ در پمپ حالت ﻣﺜﺒﺖ ﺧﺎﻟﺺ
ارتفاع مکش در پمپ در حالت مثبت خالص ﺗﺎﺑﻌﻲ از ﺗﻐﻴﻴﺮات کلی در ارﺗﻔﺎعات، ﻇﺮﻓﻴﺖ ورودی و ﺳﺮﻋﺖ ﭼﺮﺧﺶ ﭘﻤﭗ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ بنابراین میزان ﻣﻜﻴﺪن آب ﺑﻪ داﺧﻞ ﭘﺮواﻧﻪ از ﺿﺮورت ویژه‌ای برخوردار بوده و به عنوان ﻳﻜﻲ از مهم‌ترین ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎی موجود در اﻧﻮاع ﭘﻤﭗها به شمار می‌رود.
در این حالت ﻛﺎرﺧﺎﻧﻪهای تولیدی و ﺳﺎزﻧﺪۀ پمپ‌ها می‌بایست جهت اﻳﻤﻦ ﺑﻮدن پمپ تولید شده از ﭘﺪﻳﺪۀ ﺧﻼءزاﻳﻲ در ارﺗﻔﺎع ﻣﻜﺶ ﻣﺜﺒﺖ ﺧﺎﻟﺺ اطمینان حاصل کنند.
NPSH در پمپ چیست؟
کلمه NPSH مخفف عبارت انگلیسی Net Positive Suction Head می‌باشد که به مفهوم فشار مورد نیازی است که برای برقراری نیرویی که توان ارسال مقدار مشخصی از آب را از میان لولۀ ورودی به درون پروانه و بدنۀ پمپ دارا می‌باشد.
( NPSHA = ( HA – HP – HS – HF – HV
پارامترهای موجود در فرمول فوق به شرح زیر می‌باشد:
ارﺗﻔﺎع ﻣﻜﺶ ﻣﺜﺒﺖ ﺧﺎﻟﺺ ﻣﻮﺟﻮد به ﻣﺘﺮ = NPSHA
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ ﻓﺸﺎر ﺟﻮ به ﻣﺘﺮ در ﺟﺪول فشار جو در ارتفاع‌های مختلف = HA
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ ﻓﺸﺎر بخار مایع دردﻣﺎیی مشخص در جدول فشار بخار آب در درجه حرارت‌های مختلف =HP
ارﺗﻔﺎع ﻣﻜﺶ واﻗﻌﻲ پمپ به ﻣﺘﺮ (اﮔﺮ ﻣﻜﺶ ﺑﺎﺷﺪ ﻣﺜﺒﺖ باشد) = HS
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ اﻓﺖ اﺻﻄﻜﺎﻛﻲ ﻓﺸﺎر در ﻟﻮﻟﻪ به ﻣﺘر = HF
ارﺗﻔﺎع ﻧﻈﻴﺮ ﺳﺮﻋﺖ اولیه در ﻟﻮلۀ ﻣﻜﺶ ﭘﻤﭗ به ﻣﺘﺮ = HV
حال که با مفهوم NPSH و چگونگی محاسبۀ فرمول آن آشنا شدید در ادامۀ این مطالب به کارکرد NPSH پمپ و یکنواخت شدن جریان پمپ با NPSH خواهیم پرداخت، پس تا انتهای این مقاله با ما همراه شوید:
کارکرد NPSH پمپ
لازم به توضیح است که اگر سطح مخزن آب ورودی در بالای خط مرکزی پمپ باشد و سطح آب داخل آن تحت فشار اتمسفر هوا قرار بگیرد، NPSH بدین‌گونه تعریف خواهد:
«هنگامی که ماحصل تفریق مجموع ارتفاع استاتیکی ورودی (نیروی ساکن) و فشار‌های هواسنج از ارتفاع استاتیکی تلفات (به متر) در لولۀ ورودی پمپ کمتر باشد فشار بخار آبی که برحسب فوت است را مایع جا به جا شده می‌گویند»
در نظر داشته باشید که تعیین میزان NPSH به عهدۀ کارخانه تولیدی و سازنده بوده و عموما براساس آزمایشات مرتب آن‌ها نسبت به خط مرکزی پمپ مورد نظر تعیین و سپس اعلام می‌گردد.
یکنواخت شدن جریان پمپ با NPSH
برای آن‌که بتوان جریان موجود در پمپ را دارای حالتی یکنواختی کرد باید NPSH را به صورت مایع جا به جا شده درآورد. همانطور که بیان شد مایع جا به جا شده همان فشار مشخصی است که برحسب پوند بر اینچ مربع می‌باشد و برای تولید نیرویی است که توان جا به جایی آب را در درون پمپ داشته باشد.
راه‌های کاهش NPSHR در یک پمپ به صورت اختصار به شرح زیر می‌باشد:
- افزایش سطح چشمی پروانۀ پمپ
- قراردادن یک چرخ در مکش پمپ
- استفاده از پروانه‌های دو مکشه
- استفاده از پمپ‌هایی با سرعت کمتر
- استفاده از پمپ‌هایی با دبی پایین‌تر
- استفاده از بوستر پمپ
پدیدۀ کاویتاسیون در پمپ چیست؟
شاید پدیدۀ کاویتاسیون در پمپ به گوشتان خورده باشد، به همین منظور لازم به توضیح است که اگر ارتفاع مکش در پمپ به صورت کاملا غیرطبیعی به یکباره افزایش یابد و یا به عبارتی دیگر میزان NPSH پمپ به اندازۀ کافی نباشد، احتمال شکل‌گیری پدیدۀ کاویتاسیون در پمپ به وجود خواهد آمد.
در حقیقت پدیدۀ کاویتاسیون زمانی رخ خواهد داد که حباب‌های بخار مایع تشکیل شده همراه با پروانۀ پمپ حرکت کنند که در این حالت فشار اطراف حبابها شروع به افزایش خواهد کرد و منجر به تخریب و خوردگی خواهد شد.
سخن پایانی
در این مقاله همواره تلاش گردید تا شما را با ارتفاع مکش در پمپ بیش از پیش آشنا کنیم، به همین منظور در مطالب فوق به بررسی فرمول محاسبۀ ارتفاع مکش، NPSH و پدیدۀ کاویتاسیون پرداخته شد.
فراموش نکنید که ارتفاع مکش در پمپ یکی از مهم‌ترین مولفه‌های انتخاب و خرید موتور پمپ می‌باشد. بنابراین به صورت کلی به منظور انتخاب یک موتور پمپ قوی و مناسب، صرفا اطلاع از ارتفاع مکش کافی نبوده و می‌بایست عواملی دیگری همچون: ارتفاع آب‌رسانی توسط هد و میزان آب‌دهی یا همان دبی آب نیز مورد ارزیابی قرار گیرد.