محاسبه هد و دبی در پمپ‌های عمودی طبقاتی

مقدمه

پمپ‌های عمودی طبقاتی به دلیل طراحی چندمرحله‌ای خود، توانایی تأمین هد بالا و دبی مناسب را دارند. شناخت دقیق مفاهیم هد و دبی و روش‌های محاسبه آن‌ها برای انتخاب و بهره‌برداری صحیح از این پمپ‌ها ضروری است.

تعاریف پایه

پیش از ورود به محاسبات، لازم است با دو مفهوم اصلی آشنا شویم:

• هد (Head): ارتفاع معادل انرژی که پمپ به سیال منتقل می‌کند (بر حسب متر).
• دبی (Flow Rate): حجم یا جرم سیالی که در واحد زمان از پمپ عبور می‌کند (بر حسب m³/h یا L/s).

انواع هد در پمپ‌ها

هد کل پمپ از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود:

• هد استاتیکی: اختلاف ارتفاع بین سطح مکش و دهش.
• هد فشاری: ناشی از فشار مخزن‌ها یا سیستم.
• هد اصطکاکی: به دلیل مقاومت لوله‌ها، زانوها و شیرآلات.
• هد سرعتی: انرژی جنبشی سیال در خروجی.

محاسبه دبی (Flow Rate)

برای محاسبه دبی از رابطه زیر استفاده می‌شود:

Q = A × V

• Q = دبی (m³/s)
• A = مساحت سطح مقطع لوله (m²)
• V = سرعت جریان (m/s)

محاسبه هد کل (Total Head)

رابطه کلی هد کل پمپ به صورت زیر است:

H = H_static + H_friction + H_pressure + H_velocity

• H_static = هد استاتیکی
• H_friction = هد اصطکاکی
• H_pressure = هد ناشی از فشار
• H_velocity = هد سرعتی

نمونه محاسباتی

فرض کنید سیالی باید از مخزن A به مخزن B منتقل شود. اختلاف ارتفاع بین دو سطح 25 متر است، طول لوله 100 متر با قطر 100 میلی‌متر بوده و ضریب افت اصطکاکی برابر 0.02 است.

راه‌حل:

• هد استاتیکی: 25 متر
• هد اصطکاکی: (f × L/D × V²/2g) = تقریباً 10 متر
• هد کل: 25 + 10 = 35 متر

عوامل مؤثر بر هد و دبی

• قطر و طول لوله‌ها
• تعداد اتصالات (زانو، شیر و …)
• ویسکوزیته و چگالی سیال
• راندمان پمپ و موتور
• شرایط نصب و نگهداری

انتخاب پمپ مناسب

برای انتخاب پمپ باید هد کل و دبی مورد نیاز سیستم مشخص شود. سپس با مراجعه به منحنی عملکرد پمپ‌ها، مدل مناسب انتخاب می‌گردد.

جمع‌بندی

هد و دبی دو پارامتر اصلی در طراحی و بهره‌برداری از پمپ‌های عمودی طبقاتی هستند. شناخت صحیح این مفاهیم و محاسبه دقیق آن‌ها، منجر به انتخاب درست پمپ و کاهش هزینه‌های انرژی و تعمیرات می‌شود.