دوره مبانی سيستم های خلا؛ پمپ ها و اجکتورهای خلا

انوع پمپ ها
پمپ یا به اصطلاح عامیانه تلمبه (PUMP) وسیله ای مکانیکی است که برای افزایش فشار و جابه جایی سیالی که داخل آن جریان می یابد استفاده می شود، در واقع انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی مانند موتور می گیرد و به سیال داخل ان منتقل می کند. یک مثال ساده روزمره پمپ آب خانگی است که در منازل و اداره جات و دیگر مکان هایی که در ارتفاعات می باشند، استفاده می شود.

بدین صورت که آب به خودی خود به علت جاذبه ی زمین تمایل به سرازیر شدن به سمت زمین یا پایین دارد حال آنکه سیال را باید به خلاف جاذبه زمین و به سمت بالا جریان دهیم. در این صورت باید از وسیله ای استفاده شود که سیال را پرفشار کند و به سمت بالا سوق دهد .

این محصولات همچنین کاربردهای فراوانی در صنعت و حتی در وسایل نقلیه دارد و در اندازه های مختلفی از سایز میکروسکوپی در مصارف پزشکی تا سایزهای بزرگ که در مصارف صنعتی را شامل می شود.

سیال درون پمپ ها میتواند اب،هوا روغن ، هیدروکربن، نفت و گاز و … باشد.

تقسیم بندی پمپ ها
بسته به کاربرد، جنس مواد، سیالی که پمپاژ می شود و وضعیت نصب، پمپ ها به انواع مختلفی دسته بندی می شوند: مانند پمپ های همه کاره،خلا،  فاضلابی، شیمیایی،  پلاستیکی، عمودی و افقی و ….

اما دسته بندی دیگری بر اساس نحوه انتقال انرژی به سیال است که به دو گروه زیر تقسیم می شود :

1-پمپ های دینامیکی
2-پمپ های جابجایی مثبت
انواع پمپ ها

مقایسه پمپ های دینامیکی و جا به جایی مثبت
1-حداکثر انرژی یا فشار ایجاد شده توسط  دینامیک ها (سانتریفیوژ) محدود است و زمانی که شیر خروجی بسته شود شدت جریان صفر می شود در حالیکه در جابه جایی مثبت حداکثر انرژی یا فشار توسط سیستم تعیین می گردد. به این معنی که پمپ فشار خود را به اندازه ای که سیستم نیاز دارد، می رساند.

2-در جابه جایی مثبت انرژی مستقیما به فشار تبدیل می شود، در صورتیکه در دینامیکی ها انرژی ابتدا به سرعت تبدیل می شود و سپس در حلزون و در اخر در دیفیوزر به فشار تبدیل می شود.

3-در دینامیکی ها  انرژی به صورت پیوسته به سیال افزوده می شود. در صورتیکه در جابه جایی مثبت انرژی به صورت منقطع به سیال تزریق می گردد.

4-دینامیکی ها در فشار های متوسط ولی جریان زیاد استفاده می شود ولی جابه جایی ها در فشار های بالا و جریان کم و مایعات لزج به کار می رود.

نحوه ی عملکرد پمپ ها
پمپ های گریز از مرکز (سانتریفیوز)
این نوع از محصولات یکی از پرکاربردترین انواع پمپ ها  محسوب می گردند که در صنایع مختلف از انها استفاده می گردد. این محصولات دارای یک محفظه حلزونی شکل (پوسته) بوده که درون آن یک یا چند چرخ قرار دارند. این چرخ ها که مجهز به تعدادی پره هستند، بر روی یک محور (شفت ) نصب شده اند و انتقال انرژی به سیال را انجام می دهد. در واقع سیالی که در اطراف پره ها موجود است، در اثر حرکت دورانی محور به اطراف پرتاب شده و در نتیجه در اطراف محور خلا ایجاد می شود. بدین ترتیب سیال از مجرای ورودی به داخل پوسته مکیده شده و از مجرای خروجی به خارج منتقل می گردد. برای اینکه از مجرای خروج شفت از پوسته، سیالی خارج نشود و نشتی به خارج رخ ندهد از ابزاری به نام مکانیکال سیل استفاده می شود. توجه شود که در این نوع محصولات انتقال انرژی به سیال به طور دائمی انجام می پذیرد.

پمپ های پیستونی
اصول کار این محصول بر اساس رفت و برگشت پیستون داخل سیلندر است. وقتی که پیستون در حال مکش است، مایع از طریق شیر وردی به سیلندر وارد می شود و وقتی که پیستون در جهت تراکم حرکت می کند، باعث بالا رفتن فشار در سیلندر مایع می گردد و در این زمان شیر خروجی باز می شود و مایع به سمت لوله خروجی جریان پیدا می کند. تکرار این عمل باعث پمپاژ مایع می گردد.

پمپ های پلانجری
پلانجر معمولا استوانه ای شکل است و از جنس فلز است. حرکت رفت و برگشتی پلانجر باعث عمل رانش و مکش می شود. پلانجرها به دو صورت توپر و تو خالی است که برای کاهش وزن از نوع تو خالی استفاده می شود.

پمپ های دیافراگمی
اصول کار این محصول بسیار مشابه به پمپ های پلانجری و پیستونی که حرکت رفت و برگشتی پیستون و پلانجر باعث جابجایی مایع می گردد ولی در این مدل، حرکت رفت و برگشتی توسط دیافرگم است و انقباض و انبساط ان باعث تغییر حجم داخل پمپ و ورود و خروج مایع می گردد. بسته به طراحی بر اساس فشار و درجه حرارت دیافراگم ها میتوانند از جنس های مختلفی  مانند لاستیک یا پلاستیک مخصوص ساخته شود.

پمپ های دنده ای
نوعی از پمپ های گردشی می باشند که از دو قسمت متمایز تشکیل شده اند، یکی قسمت جداره ثابت و دیگری قسمت دوار که شامل یک محور گردان با چرخ دنده می باشد. در این نوع مقداری مایع بین دنده های چرخ دنده پمپ به اصطلاح  به تله می افتد و در اثر چرخیدن چرخ دنده ها این مایع به قسمت خروجی  رانده می شود. این محصول به گونه ای ساخته می شوند که در آن ها فاصله میان اجزای گردنده و جداره ثابت بسیار کم می باشد. کاربرد این محصولات برای جابه جایی مایع با حجم کم و فشار متوسط می باشد.

پمپ های پره ای
از یک روتور و تعدادی پره تشکیل شده است. پره ها در داخل روتور به صورت شعاعی حرکت می کند. فاصله ی بین روتور و رینگ بادامکی در نصف دور چرخشی محور افزایش می یابد که باعث انبساط حجم و کاهش فشار می گردد و باعث جریان سیال به سمت ورودی می گردد و در نصف دور دیگر به دلیل کاهش حجم سیال به سمت خروجی جریان می یابد.

اصطلاحات پمپ
دبی: دبی  در واقع حجم سیالی است که  می تواند در زمان معین جابجا کند که آن را با Q نشان داده می شود و واحدها ی ان می تواند به صورت لیتر به دقیقه، متر مکعب بر ساعت (m3/hr ) باشد.

Suction: به دهانه ورودی  که سیال وارد آن می شود، ساکشن می گویند.

Discharge: به دهانه خروجی که سیال از ان خارج می شود، دیس شارج می گویند.

پوسته: در واقع همان بدنه می باشد.

Venting: به تخلیه هوای داخل پوسته می گویند که در بالای پوسته قرار گرفته است.

Draining: به تخلیه سیال موجود می گویند که در پایین پوسته قرار گرفته است.

Jacket: محفظه خنک کننده و یا گرم کننده ای است که جهت گرم کردن یا سرد کردن استفاده می شود.

Cocking: زمانی که سیال  روغن یا هیدروکربن باشد و حرارت زیادی داشته باشد و احتمال تجزیه روغن یا هیدروکربن وجود داشته باشد، پیوند بین آنها شکسته و ماده ای سیاه رنگی به نام کک تشکیل می شود.

هد: ارتفاع سیال داخل پمپ را می گویند و واحد آن بر حسب متر بیان می شود.

شفت: بخشی است که انرژی مکانیکی را از موتور به پروانه ها منتقل می کند.

توان ورودی: توانی که از موتور به شفت اعمال می گردد.

توان مفید: مقدار توانی که پمپ به سیال انتقال می دهد. اختلاف توان ورودی و مفید، میزات تلفات هیدرولیکی و مکانیکی است.

راندمان: نسبت توان خروجی به توان ورودی، راندمان است که هرچه بالاتر باشدعملکرد بهتری را خواهیم داشت.

عمق استاتیک مکش: در صورتیکه منبع سیال پایین تر از پمپ باشد، مکش از عمق صورت می گیرد. بنابراین عمق استاتیک مکش فاصله ی سطح سیال تا خط محوری پمپ می باشد.

ارتفاع استاتیک مکش: در صورتی که منبع سیال بالاتر از پمپ باشد، ارتفاع سیال به پمپ فشار وارد میکند که به آن ارتفاع استاتیک مکش می گویند.

ارتفاع استاتیک کلی: ارتفاع کلی به فاصله ی قائم سطح سیال ورودی تا سطح مایع خروجی می باشد.

درباره اجکتورها

اژكتورها (اجکتورها) داراي يك شيپوره همگرا-واگراي دروني هستند. اجكتور نام عمومي جتي است كه قادر به تخليه محصولات مختلف در فازهای گازي، محلول و جامد (پودر، گرانول يا لجن) بوده و داراي اسامي مختلفي مانند پمپ جت خلاء، ترمو كمپرسور، اسكرابر گاز و غيره مي باشد. تئوري عملياتي انواع اجکتورها مشابه یکدیگر مي باشد. اجكتورها تا حدودي قيمت هايي كمتر و هزينه نگهداري كمي نسبت به پمپ ها دارند. سیال از یک سو وارد اجکتور شد و پس از عبور از گلوگاه اجکتور وارد خروجی می گردد. در دهانه خروجی سرعت مخلوط خروجی کمتر از سرعت سیال در ورودی اجکتور می باشد اما در هر صورت سرعت سیال خروجی بيشتر از سرعت صوت در خروجی اجکتور مي باشد.

   اجكتور يا اينجکتور، تجهيزی که قادر است با ايجاد خلا، جريان گاز، مايع و يا جامد مانند پودر، گرانول و لجن را انتقال دهد و اساس کار آن بر پايه تبديل انرژی سرعتی و فشاری به يکديگر است.

اجکتورها یکی از دستگاههای مهم مورد استفاده در صنایع می باشند. اجکتورها دو وظیفه عمده بر عهده دارند که عبارت است از ایجاد خلأ و تخلیه گازها و دیگر مخلوط کردن سیالات می باشد.

در بکارگیری و طراحی اجکتور هر یک از وظایف فوق و یا هر دو با هم می تواند مد نظر قرارگیرد. به عنوان مثال در صنایع غذایی برای بهبود کیفیت کنسانتره میوه ها و همچنین افزایش ظرفیت واحد از شرایط تحت خلأ استفاده می شود و همچنین در پالایشگاهها برای جدا کردن مواد نفتی سنگین که دمای جوش بالا دارند از تقطیر تحت خلأ استفاده می کنند که برای ایجاد خلأ می توان از اجکتور استفاده کرد. در بعضی موارد از اجکتور برای مخلوط مایعات و گازها و مایعات استفاده می شود و همچنین برای جدا کردن ذرات معلق در گازها آنها را با مایعات مخلوط می کنند که برای این کار از اجکتور استفاده می شود. اجکتور کاربردهای تازه ای نیز پیدا کرده که به عنوان نمونه می توان به جایگزینی اجکتور با کمپرسور در یک سیکل تبرید اشاره کرد.

برای ایجاد خلأ از دستگاههای دیگری نیز استفاده می کنند که متداولترین آنها پمپ های خلأ می باشد این دستگاه ها به علت ظرفیت محدود تخلیه و همچنین داشتن قسمتهای مکانیکی متحرک زیاد هزینه نصب و تعمیر و نگهداری بالایی دارند.

تعریف اجکتور:

اجکتور دستگاهی برای مکش، انتقال، تراکم و يا اختلاط گازها، بخارات، مايعات و حتی ذرات جامد می باشد که در آن انرژي پتانسيل يک سيال محرک (گاز يا مايع) فشار بالا با گذشتن از يک نازل، به انرژي جنبشی تبديل شده و با کاهش فشار استاتيک می تواند ماده ثانويه ای را مکش کند. در نتيجه سيال محرک و ماده ثانويه در ديفيوزر با يکديگر مخلوط شده و متراکم می گردند.چون اعمال تغییرات فشار و سرعت داخل این وسیله به خاطر حرکت سیال در داخل کانال های واگرا و همگراست. لذا آن را جزء دسته کمپرسورهای سیالی می دانند. گاهی اجکتور را جت اجکتور ( Jet ejector) می نامند. دلیل این نامگذاری فوران یا حالت پرتاب سیال در قسمت ورودی و خروجی آن است.

اجکتورها گازها و بخارات را زمانیکه اختلاط گازها یا بخارات با سیال راندمانی امکانپذیر باشد ؛ از یک فضای خالی خارج کرده و آن ها را برای تخلیه کردن در یک فشاری بالاتر متراکم می نماید.

به طور كلي اجكتورها وسايلي هستند كه براي ايجاد خلاء در محفظه‎هاي بسته مورد استفاده قرار مي‎گيرند. اجكتورها نوعي پمپ خلاء يا كمپرسور خلاء هستند، ليكن در ساختمان آنها هيچگونه قطعه متحرك مكانيكي وجود ندارد. لذا تعميرات و نگهداري آنها ساده و كم هزينه است. بنابراين از لحاظ اقتصادي، اجكتورها در مقايسه با انواع پمپ‎هاي خلاء وسيله‎اي مناسب و با صرفه براي توليد خلاء مي‎ باشند.

داشتن پيشينه فنی، تجربی و اطلاعات پايه در رشته های فنی و مهندسی مکانيک ،تاسيسات ،شيمی- فرآيند، وهمچنين حداقل شناخت با اصول بهره برداری، تعميرات- نگهداری، مبانی ترموديناميک و پديده های انتقال حرارت و مومنتم (سيالات) مورد نياز است.

مرجع مطالب: پمپ ها- وب سایت آی ناین و اجکتورها- وب سایت انرژی