پمپها دارای پارامترهایی هستند که میتوان با توجه به آنها برای مکانهای مختلف، انتخاب درست و مناسبی داشت. برای انتخاب پمپ مناسب باید دو پارامتر مهم را مد نظر داشت: دبی و هد.
میتوان با توجه به تعداد طبقات و متراژ واحد، پیشنهاد مناسبی را ارائه داد اما برای محاسبه دقیقتر باید به این دو مولفهی مهم یعنی دبی و هد پمپ آب توجه کرد. اشتباه در انتخاب پمپ مناسب منجر به تلف شدن هزینه و سرمایهی شما میگردد و از این منظر این دو مولفه اهمیت ویژهای پیدا میکند و میتواند شما را برای انتخاب دقیقتر یک پمپ مناسب کمک کند.
در این مقاله شما را با این دو مفهوم مهم و کاربردی آشنا میکنیم تا بتوانید پمپ مناسب را خریداری کنید.
دبی پمپ آب چیست؟
در تعریف دبی پمپ آب (Pump Flow) میتوان گفت دبی برابر است با: مقدار سیال جابهجا شده در هر واحد زمان.
به طور سادهتر، یعنی مقدار و میزان مایعی که توسط یک پمپ آب در هر واحد زمانی (دقیقه، ثانیه، ساعت) جابهجا میشود.
به طور مثال، اگر کسی بگوید دبی یک پمپ آب پنجاه لیتر بر دقیقه است، یعنی اینکه در هر دقیقه، پنجاه لیتر آب توسط این پمپ جا به جا میشود.
چند واحد برای محاسبه دبی پمپ آب وجود دارد که دو نمونه از رایجترین آنها متر مکعب در ساعت و لیتر در دقیقه است، گرچه در برخی کشورهای غربی، درست مانند وزن که بیشتر بر حسب پوند سنجیده میشود؛ واحد دیگری برای سنجش سیالی پمپ وجود دارد. این واحد گالن بر دقیقه است. هر گالن برابر با 78.3 لیتر است.
هرچه مقدار این واحدها بیشتر باشد، یعنی با پمپ قدرتمندتری سر و کار داریم چون میتواند میزان مایع بیشتری را در زمان کمتر جابهجا کند.
محاسبه دبی پمپ
محاسبه میزان آب مصرفی در یک واحد مسکونی اصلا کار ساده ای نیست، اگر قرار باشد این کار را به صورت تقریبی انجام دهیم، متغیرهای بسیاری زیادی در این کار دخیل هستند.
فاکتورهایی مانند اینکه خانواده، تا چه حد به نظافت شخصی اهمیت میدهند، اینکه چند بار در هفته و هر بار چه تعداد مهمان دارند و اینکه تا چه میزان به صرفهجویی اهمیت میدهند را باید مد نظر داشت، همه این موارد حتی اگر قابل محاسبه هم باشد، زحمت زیادی میبرند.
با این حال در جدول زیر ارقام تقریبی مقیاس های لازم نوشته شده است که به شما کمک میکند تا مقدار دبی پمپ را محاسبه کنید.
| نوع واحد مسکونی | میزان مصرف آب (بر حسب لیتر) |
|---|---|
| اپارتمان عادی | صد الی صدو پنجاه |
| اپارتمان لوکس | صد و پنجاه الی دویست |
| ویلایی استخردار | دویست الی دویست و پنجاه |
گرچه این تخمینها به هیچ وجه دقیق نیست، اما بهترین دادههایی هستند که برای محاسبه در اختیار داریم. ضریب همزمانی در جدول زیر عبارت است از میزان احتمال استفاده همزمان از شیرهای آب.
| تعداد واحد هر مسکونی | همزمانی مصرف آب |
|---|---|
| بین یک تا چهار واحد | 0/66 |
| بین پنج تا ده واحد | 0/45 |
| بین یازده تا بیست واحد | 0/40 |
| بین بیست و یک تا پنجاه واحد | 0/35 |
| بین پنجاه و یک تا صد واحد | 0/30 |
| بیش از صد واحد | 0/25 |
با داشتن مقادیر مصرف روزانه میزان ضریب همزمانی مصرف آب میتوان به راحتی دبی پمپ را حساب کرد، تنها کافی است مقادیر را در داخل فرمول مقابل قرار داده و محاسبات لازم را انجام دهید.
در فرمول بالا مؤلفه A برابر است با تعداد واحدهای مسکونی، مولفه B برابر با متوسط تعداد افرادی که در هر واحد مسکونی زندگی میکنند، C متوسط مصرف آب روزانه و D برابر با ضریب میزان همزمانی مصرف آب است. در ادامه مطلب مثالی از این فرمول برایتان حل خواهیم کرد.
رابطه فشار و دبی در پمپ
در سیستمهای پمپاژ صنعتی، فشار و دبی دو پارامتر اساسی هستند که تأثیر زیادی بر عملکرد پمپ دارند. درک رابطه بین این دو پارامتر برای طراحی، بهرهبرداری و بهینهسازی پمپها امری مهم است.
رابطه بین فشار و دبی در پمپها بهطور کلی غیرمستقیم است. به عبارت دیگر، با افزایش دبی، فشار پمپ کاهش مییابد و بالعکس که این پدیده به دلیل ویژگیهای هیدرولیکی پمپها و سیالات است.
باید توجه داشته باشید که اگر دبی پمپ بیشتر از حد مطلوب باشد، فشار پمپ به طور قابل توجهی کاهش مییابد و ممکن است به عملکرد ناپایدار برسد. برعکس این نکته نیز وجود دارد و اگر دبی کمتر از حد مطلوب باشد، پمپ ممکن است بیش از حد بارگذاری شده و کارایی و بازده مناسب خود را از دست بدهد.
منحنی پمپ آب
تمام پمپهای آب دارای مشخصهای به نام منحنی پمپ آب هستند که در داخل آن میزان هد و دبی پمپ آب مشخص شده است.
با استفاده از این منحنی و تطبیق دادن آن با نیاز ساختمان، میتوان پمپ آب متناسب با این دو پارامتر را انتخاب کرد. منحی پمپ آب ارائه شده توسط شرکت سازنده، میزان دبی مورد نیاز را با توجه به هد پمپ آب نشان میدهد.
بر اساس این منحنی هر چه دبی پمپ کم شود، هد پمپ بیشتری در دسترس است. به طور کلی با افزایش دبی پمپ به دلیل نیروی اصطکاک و سایر کاهندههای فشار در سیستم، به هد بیشتری نیاز است.
منظور از هد پمپ چیست؟
تعریف هد پمپ (Pump Head) و فرمولهای آن در مهندسی قدری پیچیده است، اما بیاید خیلی ساده این مفهوم را تعریف کنیم. هد پمپ یعنی حداکثر ارتفاعی که یک پمپ میتواند یک مایع را جابهجا کند.
هرچه یک پمپ بتواند یک مایع را با فشار بیشتری از خود خارج کند، قادر است آن را تا ارتفاع بالاتری برساند. واضح است که هرچه ارتفاع بیشتر باشد، نیازمند پمپ قویتری هستیم زیرا غلبه بر نیروی گرانش زمین به مراتب سختتر میشود.
هر شرکتی بر روی محصولات خود مشخصات فنی آنها را درج میکند که همگی این اعداد در محیط آزمایشگاه و با انجام تست های گوناگون به دست آمدهاند.
واحد هد پمپ
واحد هد پمپ یکی از مفاهیم کلیدی در مهندسی آب و طراحی سیستمهای پمپاژ است. این واحد، بیانگر ارتفاعی است که یک پمپ قادر است مایعات را از سطح آب به یک ارتفاع خاص برساند و معمولاً بر حسب متر اندازهگیری میشود.
به طور مثال اگر گفته شود هد پمپ 15 متر میباشد به این معنی است که این پمپ میتواند سیال مورد نظر را تا ارتفاع 15 متر پمپاژ نماید.
درک درست از واحد هد پمپ به مهندسان این امکان را میدهد تا سیستمهای پمپاژ را به شکلی بهینه طراحی و اجرا کنند.
انواع هد پمپ
انواع هد پمپ شامل هد استاتیکی و هد فشاری است. هد استاتیکی معادل اختلاف ارتفاع بین منبع و مقصد مایع بوده و مستقل از دبی میباشد. این هد در دو بخش مکش و رانش بررسی میشود.
هد در بخش مکش
این هد ناشی از اختلاف فشار بین محور پمپ و منبع است و برابر فاصله عمودی مایع تا مرکز پمپ است. اگر سطح مایع بالاتر از مرکز باشد، هد مثبت و اگر پایینتر باشد، هد منفی است.
هد در بخش رانش
این هد پمپ ناشی از اختلاف ارتفاع بین مرکز پمپ و سطح مایع در مقصد است.
هد فشاری
زمانی است که سیال در مقصد تحت فشار باشد و پمپ باید با آن فشار مقابله کند.
فرمول هد پمپ
هد پمپ در کارخانهها و به وسیله آزمایشات بر روی پمپ به دست میآید و بر روی محصول درج میشود، هر چند میزان هد پمپ به صورت دستی هم چک میشود تا در صورت وجود تفاوتهای قابل توجه، علل این تفاوتها درک و حذف شوند.
موارد زیادی در هد یک پمپ آب دخیل است، اما اگر بخواهیم به مهمترین آنها اشاره کنیم، میتوان از ارتفاع کلی و شکل ساختمان، طول و عرض لولههای آب، تعداد اتصالات و نقاط تقاطع بر سر مسیر آب، میزان خروجی لازم و بهینه و البته میزان فشار آب اولیه نام برد.
فرمول اصلی به دست آوردن مقدار هد پمپ به شرح زیر است:
H نشان دهنده میزان ارتفاع پمپ یا همان هد پمپ بر حسب متر
h نشان دهنده میزان ارتفاع ساختمان بر حسب متر
L نشان دهنده طولانیترین مسیر ممکن با توجه به محلهای اتصالات
P نشان دهنده مقدار هد پمپ لازم برای خروج آب از شیر های آب است.
کارشناسان ما، به تمامی این فرمولها تسلط دارند، کافی است تعداد و نوع واحدهای مسکونی آپارتمان خود، ارتفاع ساختمان و میزان جمعیت ساختمان را بیان کنید تا بهترین پمپ را به شما معرفی کنند. برای اینکه در فرایند خرید مشکلی پیش نیاید، بهتر است حتما قبل از خرید با کارشناسان شرکت آبروان در تماس باشید تا آن ها شما را برای خرید پمپ صنعتی مطمئن راهنمایی کنند.
محاسبه توان پمپ بر اساس دبی و هد
توان پمپ براساس دبی و هد معمولاً با استفاده از فرمول زیر محاسبه میشود:
- P : توان پمپ (وات)
- Q: دبی سیال (متر مکعب بر ساعت)
- H: ارتفاع پمپاژ (متر)
- ρ: چگالی سیال (کیلوگرم بر متر مکعب)
- g: شتاب گرانش (تقریباً 9.81 m/s29.81m/s2)
- η: بازده پمپ (به صورت کسری)
دلیل اهمیت مقدار دبی و هد در پمپ
تا این قسمت از مقاله با انواع پارامترهای پمپ آب و مفهوم هر کدام آشنا شدیم و دریافتیم که میزان هر یک تاثیر مستقیم در راندمان و کارایی دستگاه دارد. اما در ادامه قصد داریم تا دلیل اهمیت دبی پمپ آب را بررسی کنیم.
علت اهمیت این پارامتر در سیستم پمپ آب خانگی یا صنعتی در این است که دبی پمپ باید با میزان حجم آب مورد نیاز در کل سیستم لولهکشی آب ساختمان متناسب باشد. در غیر این صورت دستگاه نمیتواند کارایی لازم را داشته باشد.
به عنوان مثال اگر دبی پمپ آب بیشتر از حد نیاز باشد، فشار آب نیز در درون سیستم لولهکشی افزایش یافته و با مشکلاتی همچون ترکیدگی و نشتی لوله آب مواجه خواهیم شد. علاوه بر این بکارگیری پمپ آب در دبی بالاتر از نیاز موجب هدر رفتن انرژی و صرف هزینههای بیشتر خواهد شد.
در مقابل اگر دبی پمپ مورد استفاده در ساختمان پایینتر از میزان نیاز و مصرف سیستم لولهکشی باشد، نه تنها فشار آب کاهش پیدا میکند بلکه پمپ باید بیشتر کار کند تا نیاز فشار آب ساختمان را رفع کند. در این صورت باز هم بر سیستم پمپ آب فشار وارد میشود. در نتیجه باید در هنگام انتخاب و خرید پمپ آب موضوع دبی پمپ را با توجه به نیاز ساختمان در نظر گرفت.
نمودار هد و دبی پمپ چیست؟
نمودار هد و دبی پمپ (Pump Performance Curve) یکی از مهمترین ابزارها برای انتخاب و تحلیل عملکرد پمپ است. این نمودار رابطهی بین دبی (Flow Rate) و هد (Head) را نشان میدهد و مشخص میکند که یک پمپ در چه میزان دبی، چه ارتفاع یا فشاری تولید میکند.
به طور کلی، با افزایش دبی خروجی، هد پمپ کاهش مییابد و بالعکس. بنابراین انتخاب پمپ مناسب باید در نقطهای از این نمودار انجام شود که فشار و دبی هر دو در محدودهی بهینه باشند. این نقطه معمولاً با عنوان نقطه عملکرد بهینه پمپ (BEP: Best Efficiency Point) شناخته میشود.
در نمودار هد و دبی، محور افقی (X) نشاندهندهی دبی یا همان میزان جریان سیال است که معمولاً بر حسب لیتر بر دقیقه (L/min) یا مترمکعب بر ساعت (m³/h) اندازهگیری میشود. محور عمودی (Y) نیز میزان هد یا ارتفاع پمپاژ را بر حسب متر ستون آب (m) نمایش میدهد.
شرکتهای تولیدکننده پمپ مانند آبروان، این نمودار را در کاتالوگ فنی پمپ درج میکنند تا کاربران بتوانند پمپ مناسب را بر اساس شرایط پروژه انتخاب کنند.
برای محاسبهی تقریبی دبی پمپ، میتوان از جداول و ضرایب استاندارد استفاده کرد. در جدول زیر میزان مصرف آب هر نوع واحد مسکونی و ضریب همزمانی مصرف نشان داده شده است. با ضرب این مقادیر در هم، میتوانید دبی پمپ مورد نیاز ساختمان خود را تخمین بزنید.
جدول دبی نهایی مصرف آب
| نوع واحد مسکونی | میزان مصرف آب (لیتر) | تعداد واحد | ضریب همزمانی مصرف | دبی نهایی (لیتر بر دقیقه) |
|---|---|---|---|---|
| آپارتمان عادی | 120 | 6 | 0.45 | 324 |
| آپارتمان لوکس | 180 | 10 | 0.40 | 720 |
| ویلای استخردار | 230 | 3 | 0.66 | 455 |
فرمول محاسبه دبی پمپ
𝑄=𝐴×𝐵×𝐶×𝐷
که در آن
A = تعداد واحدها
B = متوسط افراد هر واحد
C = متوسط مصرف روزانه (لیتر)
D = ضریب همزمانی مصرف آب
مثال محاسبه دبی پمپ
فرض کنید ساختمانی ۵ واحدی دارید که در هر واحد ۴ نفر زندگی میکنند و متوسط مصرف هر نفر حدود ۱۵۰ لیتر در روز است. ضریب همزمانی مصرف آب نیز برابر با ۰٫۴۵ در نظر گرفته میشود.
با جایگذاری در فرمول داریم:
𝑄=5×4×150×0.45=1350
لیتر در دقیقه
بنابراین دبی پمپ مورد نیاز برای این ساختمان حدود ۱۳۵۰ لیتر بر دقیقه است. با استفاده از نمودار هد و دبی پمپ میتوان پمپی انتخاب کرد که در این دبی، هد موردنیاز ساختمان را تأمین کند.
جمعبندی
شناخت نمودار هد و دبی پمپ و استفاده از جدول محاسبه دبی به شما کمک میکند تا پمپی متناسب با نیاز واقعی سیستم آبرسانی خود انتخاب کنید. این کار علاوه بر صرفهجویی در انرژی، از خرابی زودهنگام پمپ و افت فشار آب نیز جلوگیری میکند.
برای اطمینان از انتخاب درست، میتوانید از کارشناسان فنی شرکت آبروان مشاوره بگیرید تا بهترین مدل پمپ را با توجه به مقدار پمپاژ موردنیاز و مصرف خود به شما معرفی کنند.
حل چند مثال کاربردی
برای اینکه این دو فاکتور به خوبی درک شود با چند مثال کاربردی همراه شوید.
حل مسئله هد پمپ
ساختمانی با سه طبقه، دارای مسیر لولهکشی به طول سیزده متر بوده و هشت زانویی و چهار شاخه شکل در آن وجود دارد. با فرض بر اینکه قطر لوله تنها یک اینچ است، هد مورد نیاز پمپ آب چه مقداری خواهد بود؟
به طور معمول هر طبقه را حدود 5/3 متر در نظر میگیریم، بنابراین ارتفاع کلی ساختمان حدود 5/11 متر به دست میآید. طولانیترین مسیر لولهکشی حدود 13 متر بوده، افت فشار برابر با 1/4 و برای شاخه شکل برابر 7 خواهد بود.
بنابراین هد کلی برابر میشود با:
حل مسئله دبی
آپارتمانی سه طبقه در اندازه استاندارد فرض کنید، اگر در هر واحد پنج نفر ساکن باشند، مقدار دبی مورد نیاز انتخاب پمپ آب چقدر است؟
با توجه به جدول و مقادیری که به شما داده شد است داریم:
