پمپ آب خانگی یکی از مهمترین و پرکاربردترین تجهیزاتی است که امروزه در سیستم های آبرسانی منازل مورد استفاده قرار می گیرد. در این پست قصد داریم تا بهترین نوع پمپ ها را انتخاب کنیم و معیار های مختلف رو با یکدیگر بررسی کنیم .
پمپ ها مدل ها و برند های مختلفی دارند. آنچه از پمپ ها انتظار می رود سیال را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهد در این رابطه مابین فشار و دبی پمپ رابطه معکوس وجود دارد. بدین مفهوم که؛ پمپ هایی که دبی زیادی را انتقال می دهند فشار کمتری تولید می کنند و برعکس آن نیز صادق است، یعنی پمپ هایی که فشار زیادی تولید می کنند دبی کمتری تو لید می کنند. برای انتخاب یک پمپ اولین موضوع مقدار دبی و میزان فشار لازم است.
از مهمترین مشخصه های عمومی گزینش پمپ ها، باید به موارد ذیل اشاره داشت:
- نوع، ماهیت و مشخصات شیمیایی مایع قابل انتقال نظیر آب آشامیدنی، آب کشاورزی، فاضلاب شهری، فاضلاب صنعتی، مواد شیمیایی، مواد سوختنی، پساب های صنعتی (اسیدی و بازی) و غیره
- مشخصات فیزیکی مایع قابل انتقال نظیر دمای کاری و محدود درجه حرارت، میزان گرانروی یا ویسکوزیته، میزان املاح و ذرات جامد، ظرفیت و مقدار آبدهی، هد یا ارتفاع آبدهی
هدف از انتخاب یک پمپ شناور یا موتور پمپ شناور:
تعریف و تعیین مشخصات یک پمپ شناور است، که بتواند مقدار حجم مشخصی از آب را از یک عمق مشخصی که منبع مکش نامیده می شود به یک ارتفاع مشخصی که منبع رانش نامیده می شود انتقال دهد.
منبع مکش
آب دریاها، آب چاه ها، آب مخازن طبیعی و یا مصنوعی زیر زمینی، آب رودخانه ها می تواند باشند.
منبع رانش
منبع رانش می تواند آبیاری یک مزرعه، زمین کشاورزی، پرکردن یک استخر، تامین آب پمپ خانه شهرک و یا یک مجتمع ساختمانی و یا تامین آب مخازن تصفیه خانه یک شبکه آبرسانی شهری باشد.
مقدار آب دهی (Capacity)
مقدار حجم آبی که توسط یک پمپ در واحد زمان انتقال داده می شود گفته می شود و مقدار واحد آن معمولا l/s، l/min، m3.min می باشد.
هد (Head)
اندازه بلندی آب مورد انتقال از سطح منبع رانش تا سطح منبع مکش ارتفاع یا هد گفته می شود. و در پروژه های آبیاری صنعتی، شهری و کشاورزی هد را بصورت متر بیان می شود.
انتخاب نوع پمپ از روی منحنی پمپ ها
انتخاب نوع صحیح پمپ از روی منحنی پمپ ها که از طریق سازنده پمپ در کاتالوگ منتشره آن سازنده آورده می شود صورت می پذیرد. در منحنی مشخصه کارکردی پمپ ها شاخص عمودی در منحنی های کارکردی پمپ های آب به ارتفاع آبدهی یا هد (Head) پمپ خوانده می شود که در پمپ های صنعتی و کشاورزی به متر (m) خوانده می شود. شاخص محور افقی در منحنی های مربوط به پمپ های آب به ظرفیت آبدهی پمپ اختصاص داده می شود. که ظرفیت آبدهی بصورت های متر مکعب در ساعت، لیتر در ثانیه یا دقیقه است.
چند نکته برای محاسبه مقدار آبدهی در پمپ ها:
ممکن است، درخواست کننده و یا خریدار پمپ، مقدار آبدهی پمپ مورد تقاضا را در قالب ( لیتر در دقیقه ) و یا ( متر مکعب درساعت ) سفارش دهد.
1- هرگاه سفارش دهنده و یا خریدار مقدار آبدهی پمپ را برحسب لیتر در دقیقه سفارش داد به صورت زیر محاسبه می گردد:
2- هرگاه مقدار آبدهی پمپ مورد درخواست بر حسب متر مکعب در ساعت باشد به صورت زیر محاسبه می گردد:
3- هرگاه مقدار آبدهی پمپ بصورت لیتر در ثانیه اعلام گردید در چنین مواردی به صورت زیر عمل می کنیم:
4- برای تبدیل متر مکعب در ساعت به لیتر در ثانیه از رابطه زیر استفاده می گردد:
هرکدام از پمپ ها دارای منحنی آبدهی – هد منحصر به فرد خود است که به منحنی (Q-H) شناخته می شود.
بررسی هر کدام از پمپ ها از سوی شرکت سازنده نشان می دهد که این منحنی هر کدام پمپ ها با منحنی های پمپ کوچکتر و بزرگتر از خود تداخل دارند.
در مورد پمپ های شناور ابتدا با ید به موارد زیر اشاره شود:
1. انتخاب پمپ شناور مناسب
2. انتخاب الکترو موتور مناسب
3. انتخاب کابل برق مناسب
روش انتخاب پمپ شناور مورد نیاز به همراه نمونه ای از پمپ:
1) با استفاده از منحنی های همپوشانی پمپ های شناور
2) مقدار آبدهی 180 متر مکعب در ساعت را از محور آبده انتخاب و خط عمودی دیاگرام انتخاب می کنیم.
3) ارتفاع آبدهی 55 متر را از محور ارتفاع (Head) انتخاب و خط افقی را ترسیم می کنیم
4) تقاطع دو خط افقی و عمودی نشانگر پمپ مناسب برای خواسته تعریف شده یعنی پمپ مورد نظر مشخص می گردد.
مشاوره و فروش انواع بوستر پمپ آبرسانی و آتش نشانی
افت سوپاپ
حاصل جمع افت اصطکاک هایی که از منشا باز و بسته شدن سوپاپ ها و نیز مقاومت های اصطکاکی داخل پمپ ها ایجاد می شود با عنوان « افت سوپاپ» آورده می شوند. نیروی معادل برای غلبه بر افت سوپاپ، در قالب (ارتفاع آب) در داخل سیستم آورده می شود. برای استخراج نیروی معادل افت سوپاپ، در قالب (ارتفاع آب) به منحنی مربوطه که از سوی شرکت سازنده پمپ منتشر می گردد مراجعه می شود:
همانند منحنی های قبلی پمپ های آب، در این منحنی هم شاخص محور افقی به ظرفیت آبدهی پمپ اختصاص دارد.
با توجه به اینکه حجم آبدهی پمپ مورد بحث ۱۸۰ مترمکعب است، مقدار آنرا در محور افقی انتخاب و خطی را استخراج می کنیم تا منحنی را قطع نماید.
از نقطه تقاطع خط استخراجی با منحنی، خطی را بصورت افقی ترسیم می کنیم تا محور عمودی منحنی را قطع کند.
میزان افت سوپاپ برای ارتفاع آبدهی ۱۸۰ مترمکعب، مقدار یک و نیم متر استخراج می شود. همین مقدار را به ارتفاع آبدهی اضافه می کنیم.
55+1.5=56.5 M
تعیین تعداد طبقات
بر مبنای داده های شرکت سازنده مشخصات هیدرولیکی پمپ شناور بصورت ذیل می باشد.
مقدار آبدهی ۱۸۰ متر مکعب در ساعت را از محور آبدهی انتخاب و خط قائم را رسم می کنیم.
تقاطع خط قائم با تراش پروانه استاندارد ∅ ۱۷۸ /۱۷۰ mm مشخص می کنیم.
خط افقی را ترسیم تا محور عمودی را قطع کند.
مقدار بدست آمده (۳۲ متر) ارتفاع پمپاژ پمپ یک طبقه در آبدهی ۱۸۰ متر مکعب در ساعت می باشد.
در محاسبات قبل گفته شد که با احتساب میزان افت سوپاپ برای ارتفاع ۵۵ متر برای آبدهی ۱۸۰ مترمکعب لازم است که مقدار ارتفاع را باندازه یک و نیم متر اضافه تر در نظر بگیریم.
55+1.5=56.5M
حال همین مقدار را به میزان ارتفاع پمپاژ پمپ یک طبقه یعنی ۳۲ که اخیرا بدست آوردیم تقسیم می کنیم.
56.5/ 32 = 1.7 ≈ 2
مقدار حاصل تعداد طبقات را از نظر ریاضی به اندازه ۱٫۷ بدست می دهد؛
با توجه به اینکه در عمل چنین تعداد طبقه نمی تواند وجود داشته باشد این مقدار را بصورت تقریب اضافی یعنی ۲ طبقه در نظر می گیریم.
بنابراین تعداد طبقات پمپ مورد نظر، دو طبقه خواهد بود که بصورت مطمئن نیاز اعلام شده را پاسخگو می باشد.
با تقسیم عدد ۵۶٫۵
به تعداد طبقات یعنی عدد ۲
به حدود ۲۸ دست می یابیم.
56.5/2 ≈28
که در محاسبات بعدی آن را به مثابه ارتفاع پمپاژ پمپ یک طبقه ملاحظه قرار خواهیم داد.
مجددا به مشخصات هیدرولیکی پمپ شناور مورد نظرمراجعه می کنیم.
عمده موارد استفاده از پمپ ها عبارتند از انتقال آب به تصفیه خانه ها برای مصارف شهری و صنعتی، استخراج آب برای آبیاری باغات و مزارع کشاورزی، انتقال آب سرد در تاسیسات گرمایش و سرمایش و غیره. نخستین گام در گزینش صحیح یک پمپ گریز از مرکز، ضرورتا با مشخص کردن شرایط کارکردن مورد انتظار آغاز می گردد.
شرایط کارکردی مورد انتظار از پمپ می تواند در قالب:
- کارکرد آبدهی بصورت های مداوم و مستمر
- کارکرد آبدهی در فواصل زمانی مقطعی
میزان آبدهی و خروجی پمپ گریر از مرکز
- میزان اندازه و قطر پروانه
- تعداد پره های پروانه
- تعداد دور چرخشی پروانه
- قطر دهانه ورودی و خروجی
پمپ های گریز از مرکز را می توان با موتورهای الکتریکی 1450 دور در دقیقه یا 3000 دور در دقیقه بصورت کوپل شده استفاده نمود.
برای کاهش استهلاک در پمپ ها در دورهای بالا
- برای استفاده از مداوم و مستمر از موتورهای 1450درور در دقیقه استفاده گردد.
- برای کارکرد در فواصل مقطعی از الکتروموتورهای 3000 دور در دقیقه استفاده گردد.
نحوه انتخاب پمپ آب خانگی
برای تعیین و انتخاب مناسب پمپ آب خانگی، مانند هر پمپ دیگر به دو شاخص هد (Head) و دبی (Flow) نیاز داریم. بنابراین پیش از انتخاب نهایی پمپ، می بایست با استفاده از داده های مناسب، ابتدا مقدار “هد” و “دبی” حدودی پمپ را مشخص کنیم. در ادامه، به نحوه تعیین این دو پارامتر مهم خواهیم پرداخت.
محاسبه دبی پمپ آب خانگی
برای محاسبه تقریبی مقدار مصرف آب مورد نیاز یک واحد مسکونی، روش های مختلفی وجود دارد که یکی از دقیق ترین و کاملترین روش های آن، روش “واحد مصرف” (Fixture Unit) است. در این روش، مقدار مصرف آب در لوازم بهداشتی مختلف بر حسب واحدی به نام S.F.U با هم جمع شده و سپس به واحد گالن بر دقیقه (GPM) تبدیل می شود.
مرحله اول: محاسبه S.F.U کل لوازم بهداشتی منزل
در این مرحله، با دانستن تعداد نقاط مصرف و نوع آنها و استفاده از جدول شماره (1) می توان مجموع S.F.U مصرفی را محاسبه کرد.
جدول شماره 1 – مقدار S.F.U برای لوازم بهداشتی مختلف
البته به این نکته مهم می بایست توجه داشت که این مقدار S.F.U محاسبه شده، در واقع حداکثر مقدار آب مصرفی این لوازم را مشخص کرده و مجموع آنها نشاندهنده حداکثر مصرف بصورت همزمان است که با وقعیت فاصله دارد.
مرحله دوم: تعیین دبی آب مورد نیاز
همانگونه که اشاره شد، مجموع S.F.U های لوازم بهداشتی، نشاندهنده حداکثر مقدار مصرف آب بصورت همزمان در کل لوازم بهداشتی است. برای آنکه شرایط واقعی تر برای محاسبه دبی مورد نیاز داشته باشیم، با داشتن S.F.U کل و مراجعه به جدول شماره (2)، دبی مصرفی کل واحد مسکونی بر حسب گالن بر دقیقه (GPM) و یا لیتر بر ثانیه (LPS) قابل تعیین خواهد بود.
جدول شماره 2 – تعیین مقدار جریان آب با استفاده از واحد S.F.U
برای تفهیم بهتر موضوع، یک مثال می زنیم. فرض کنید یک منزل ویلایی دو طبقه، دارای لوازم بهداشتی زیر است:
– توالت با فلاش تانک: دو عدد
– دستشویی: دو عدد
– دوش: دو عدد
– سینک آشپزخانه: یک عدد
– ماشین لباسشویی: یک عدد
مجموع S.F.U لوازم بهداشتی فوق با توجه به جدول شماره (1)، به روش زیر محاسبه می شود:
(2*2.2)+(2*0.7)+(2*1.4)+(1*1.4)+(1*1.4)=11.4
با استفاده از SFU بدست آمده و جدول شماره (2)، مقدار دبی کل واحد مسکونی حدود 15.5 گالن بر دقیقه (معادل حدود 3.5 متر مکعب بر ساعت) تخمین زده می شود که نشاندهنده دبی عملکرد پمپ آبرسانی خواهد بود.
محاسبه هد پمپ آب خانگی
برای محاسبه هد پمپ آب خانگی می بایست از فرمول زیر استفاده کرد:
H = H1 + H2 + H3
H: هد مورد نیاز پمپ
H1: افت اصطکاکی طول مسیر لوله کشی
H2: هد استاتیکی
H3: حداقل فشار پشت لوازم بهداشتی موجود در بالاترین طبقه
در خصوص روش محاسبه این پارامترها، نکات زیر می بایست مد نظر قرار گیرند:
– برای محاسبه افت اصطکاکی طول مسیر لوله کشی (H1) منحنی های دقیقی وجود دارند که می توان به آنها مراجعه نمود. اما برای سادگی و افزایش سرعت محاسبه، می توان از فرمول زیر برای تعیین H1 استفاده کرد:
H1=1.5 * L * 2.5/100
L: طول مسیر لوله کشی از پمپ تا دورترین نقطه مصرف (مجموع طول افقی و عمودی)
ضریب 1.5 در فرمول بالا بدلیل معادل سازی حدودی افت اصطکاکی اتصالات مسیر لوله کشی با 50% افت فشار کل لوله ها در مسیر است.
– هد استاتیکی (H2) برابر فاصله عمودی بین پمپ تا بالاترین نقطه مصرف آب است.
– حداقل فشار لازم برای لوازم بهداشتی در بالاترین طبقه (H3) را می توان از جدول شماره (3) استخراج کرد. اما بصورت تجربی و برای افزایش سرعت محاسبه می توان هد معادل 10 متر برای H3 در محاسبات در نظر گرفت.
جدول شماره 3 – حداقل مقدار فشار جریان آب در پشت شیرهای لوازم بهداشتی
برای درک بهتر موضوعات مطرح شده، مثالی را که برای به دست آوردن دبی پمپ مطرح کردیم، برای تعیین هد مورد نیاز پمپ ادامه می دهیم.
مفروضات:
– محل قرار گیری پمپ: زیرزمین
– ارتفاع سقف: 4 متر
– فاصله افقی پمپ تا آخرین لوازم بهداشتی: 40 متر
محاسبات:
– افت اصطکاکی طول مسیر لوله کشی (H1):
H1=1.5*40*2.5/100=1.5 m
– هد استاتیکی (H2)
H2=(2*4)+2=10 m
– حداقل فشار پشت لوازم بهداشتی موجود در بالاترین طبقه (H3)
H3= 10 m
– کل هد مورد نیاز پمپ (H)
H=H1+H2+H3=1.5+10+10=21.5 m
با توجه به محاسبات انجام شده، نیاز به پمپی با دبی 3.5 متر مکعب بر ساعت و هد حدود 21.5 متر مورد نیاز است. حالا این اعداد با منحنی های شماره (7)، (8) و (9) مقایسه می کنیم.
با دقت در این منحنی ها متوجه می شویم که:
– استفاده از پمپ محیطی با توجه به دبی تعیین شده، گزینه مناسبی نمی باشد.
– پمپ جتی با توان 1 اسب بخار (مدل Pentax – CAM100) یا پمپ بشقابی با توان 1 اسب بخار (مدل Pentax – CM100) می توانند گزینه مناسبی برای استفاده در سیستم آبرسانی این ویلا در نظر گرفته شوند.
علیرغم اینکه مثال ارائه شده برای یک ویلای تک واحدی کوچک بررسی شده، اما با افزایش طبقات، واحدها، تعداد نفرات و حتی لوازم بهداشتی، روش ارائه شده برای محاسبه انتخاب پمپ آب تغییر نکرده و همین مراحل برای آنها نیز انجام می شود.