في مجال مناولة السوائل الصناعية
من المهم للغاية ضمان استخدام نوع المضخة المناسب لكل جانب من جوانب النقل. مضخات الإزاحة غير الموجبة مهمة، على وجه الخصوص، لمثل هذه الصناعات التي يكون فيها معدل تدفق السائل أكثر أهمية من الحفاظ على الضغط عند مستوى ثابت. تجدر الإشارة إلى أن هناك نوعين من "مضخات الإزاحة غير الموجبة ومضخات الإزاحة الموجبة، والتي يجب على كل فرد يعمل مع أنظمة المضخات الصناعية فهمها. في هذا الدليل، سنقوم بتعريف ما هي مضخات الإزاحة غير الإيجابية، وكيف تعمل، وما هي أشكالها وحالات استخدامها.
ما هي مضخة الإزاحة غير الإيجابية؟
تُعرَّف المضخة ذات الضغط غير الموجب بأنها مضخة تحقق حركة السوائل عن طريق تمديد الطاقة إلى السائل العامل، وذلك أساسًا عن طريق إضافة السرعة. بالنسبة لمضخة الإزاحة الموجبة، هناك عنصر في تشغيلها يتسبب في إشراك المادة بالنسبة لحجم معين، وهذا لا ينطبق على المضخة غير الموجبة. ومع هذه القدرة من حيث الدرجة، يمكن القيام بدرجة ما من الضخ من خلال هذه الأنواع من المضخات للسائل. وبالفعل، فإنها تقدم إمكانية تقديم تدفق متغير وغير متقطع، وهو أمر مفيد في الحالات التي لا تكون فيها الحاجة إلى الاحتفاظ بالضغط أمرًا بالغ الأهمية.
الخصائص الرئيسية لمضخات الإزاحة غير الموجبة
- معدل التدفق غير ثابت ويتم تحديده من خلال المقاومة في النظام
- بشكل عام، تُستخدم في التطبيقات المنخفضة
- أقل خفة وزن مقارنة بمضخات الإزاحة الموجبة في العمل على ارتفاعات عالية.
- جيد لنقل كميات أكبر من السوائل منخفضة اللزوجة.
ما هو تشغيل مضخات الإزاحة غير الموجبة؟
تعمل مضخة الإزاحة غير الموجبة بطريقة تحول الطاقة الميكانيكية إلى حركة سرعة المائع. تكون الدافعة أو الدوار داخل المضخة قادرة على الدوران الذي يطبق السرعة على السائل. عندما يدور السائل، يتدفق السائل من غلاف المضخة ويدخل في خط التوصيل.
تتميز مضخات الإزاحة غير الموجبة بحقيقة أنها لا تقوم بتوصيل حجم محدد مسبقًا من السائل في وقت محدد بسبب بعض وسائل تشغيل المضخة. في هذه الحالة، يتم نقل الطاقة الحركية للأجزاء المتحركة، وليس طاقة ضغط السائل، إلى طاقة حركة جسم السائل. في هذا الصدد، يُطلق على الحجم الذي يتم تسليمه اسم متغير، وهو يتوافق مع الضغط والعوامل الأخرى التي تؤثر على النظام.
مبدأ العمل باختصار:
- تقوم المكره (أو بعض الأجزاء الأخرى المشابهة في المضخة) بتدوير السائل.
- يتسارع المائع في حركته بسبب القوى المغناطيسية للدافعة.
- تمتلئ المكرهة بسرعة بالسائل وتدفعه للخارج من خلال مخرج في تفريغ المضخة.
- يعتمد معدل التدفق على المقاومة المتاحة في النظام، على سبيل المثال، التغيرات في الضغط.
أنواع مضخات الإزاحة غير الموجبة
هناك أنواع أخرى من مضخات الإزاحة غير الموجبة التي تناسب الاستخدامات المختلفة. بعض الأنواع التي يمكن أن تصادفها عادة هي:
مضخات الطرد المركزي
ربما تكون مضخات الطرد المركزي هي أشهر أنواع مضخات الإزاحة غير الموجبة وأكثرها استخدامًا. وهي تعمل من خلال وجود دافع دوار يقوم بحركة السائل. عندما تدور المكره، فإنها تخلق أيضًا قوة دافعة مركزية تدفع السائل بعيدًا عن داخل المضخة باتجاه مخرج التفريغ. لذلك، تُستخدم مضخات الطرد المركزي حيثما يلزم نقل السوائل ذات اللزوجة المنخفضة بكميات كبيرة.
التطبيقات: أنظمة تكييف الهواء، وعمليات معالجة المياه، والمعالجة الكيميائية والضخ، والري.
مضخات التدفق المحوري
مضخة التدفق المحوري هي مضخة تستخدم في المقام الأول لنقل السوائل في الاتجاه الموازي لعمود المضخة. تستخدم هذه المضخات، بدلاً من برغي واحد كما هو الحال في المضخات من نوع العمود، محرك دوار نفاث أو أحادي الاتجاه مثبت على محورها لدفع السائل على محور المضخة. هناك ارتفاعات منخفضة للغاية في الضغط في مضخة التدفق المحوري على الدوارات الكبيرة ومعدلات التدفق العالية.
التطبيقات: التحكم في الفيضانات العملية، والدوران داخل أبراج تبريد الأعاصير، وأنظمة الصرف.
مضخات التدفق المختلط
عندما يتعلق الأمر بمضخات التدفق المختلط، يمكن وصف هذه الخصائص بأنها تصميم ثنائي القطب لمضخات التدفق المحوري والطرد المركزي. في هذه الأنواع من المضخات الهيدروليكية، يتم مساعدة السائل في كل من الاتجاهين الشعاعي والمحوري، مما يجعل هذه المضخات متعددة الوظائف. تتطلب معظم التطبيقات معدل وضغط في وقت واحد ولكن بمستويات معتدلة.
التطبيقات: استصلاح المياه والزراعة ومعالجة مياه الصرف الصحي ونزح المياه.
مزايا مضخات الإزاحة غير الموجبة
تتضمن مزايا هذه الأنواع من المضخات على مضخات الإزاحة الموجبة الاستخدام المناسب لكل منها عند الضرورة في سياق التطبيق.
تصميم بسيط
تحتوي مضخات الإزاحة غير الموجبة، مثل مضخات الطرد المركزي، على عدد قليل جدًا من الأجزاء المتحركة، وبالتالي فهي أقل تعقيدًا أثناء الصيانة طوال عمرها الافتراضي.
معدل التدفق العالي
المضخات ذات معدل التدفق العالي مزودة بهذه القدرة ويمكنها تفريق وتدوير كميات ضخمة من السوائل في فترة قصيرة.
فعالة من حيث التكلفة
لا تحتوي هذه المضخات على هياكل معقدة وبالتالي لا تتكبد الكثير من النفقات في الشراء والصيانة، على عكس مضخات الإزاحة الإيجابية بشكل عام.
صيانة منخفضة
نظرًا لأن مضخات الإزاحة غير الموجبة تحتوي على عدد أقل من الأجزاء وتعمل تحت ضغط منخفض، فإن تواتر جداول الصيانة التي تتم عليها أقل، مما يعني أن وقت التوقف عن العمل يقل أيضًا.
عيوب مضخات الإزاحة غير الإيجابية
على الرغم من أن مضخات الإزاحة غير الموجبة يمكن أن تكون فعالة في حالات معينة، إلا أنه توجد بعض القيود:
تدفق غير منتظم عند ضغط مرتفع
يمكن تشغيل مضخات الإزاحة غير الموجبة بمعدلات إخراج متفاوتة، ولكن من الصعب تحقيق إخراج مقنن عند رفع ضغط النظام. هذه الميزة تجعلها غير مناسبة للاستخدامات التي تتطلب الدقة في كل من معدل التدفق والضغط.
نطاق اللزوجة المقيد
هذه المضخات غير فعالة بالنسبة للسوائل ذات اللزوجة العالية، حيث ستبدأ المروحة أو المروحة في فقدان الكفاءة في نقل الطاقة الحركية إلى السوائل الأكثر سمكًا.
التسرب
لا تعمل مضخات الإزاحة غير الموجبة بشكل جيد في ظل ظروف معينة. وعلى وجه الخصوص، يحدث تجويف في بعض حالات مضخات الإزاحة غير الموجبة.
تطبيقات مضخات الإزاحة غير الموجبة
العوامل التي تشمل قدرتها على تفريغ كميات كبيرة من السوائل بكفاءة جعلت مضخات الإزاحة غير الموجبة شائعة في العديد من الصناعات. وتشمل بعض التطبيقات الشائعة ما يلي:
إدارة المياه ومياه الصرف الصحي
غالبًا ما توجد مضخات الطرد المركزي الكبيرة في محطات معالجة المياه وتستخدم لنقل كميات كبيرة من المياه للمعالجة والتنقية والتوزيع.
تحويل المياه إلى أمطار
في مجال الزراعة، توفر مضخات التدفق المحوري المياه للمحاصيل حيثما احتاجت مساحات كبيرة من الأراضي إلى الري.
أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
غالبًا ما يتم استخدام مضخات الإزاحة غير الموجبة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء كمضخات تدوير الماء أو سائل التبريد داخل المباني للتحكم الفعال في درجة الحرارة.
التطبيقات البحرية
تُستخدم هذه المضخات بالمثل في القطاع البحري لضخ المياه الآسنة، وأنظمة مياه التبريد، ومياه الصابورة.
كيف سيتم اختيار مضخة الإزاحة غير الإيجابية بشكل صحيح
تتأثر عملية اختيار المضخة المثلى لتطبيقك بما يلي:
متطلبات معدل التدفق
ستتطلب تطبيقات تحريك السوائل الكبيرة استخدام مضخة طرد مركزي أو مضخة تدفق محوري.
ظروف الضغط
عندما لا يكون الضغط الثابت عاملًا حاسمًا، فإن مضخة الإزاحة غير الموجبة هي الأفضل لأنها أرخص وأكثر كفاءة.
خصائص السوائل
حدِّد نوع السائل ودرجة حرارته بالإضافة إلى أن مضخات الإزاحة غير الموجبة هي الأنسب للسوائل منخفضة اللزوجة، في حين أن الماء أو المواد الكيميائية الرقيقة تندرج أيضًا ضمن هذه الفئة.
الخاتمة
تُشكِّل مضخات الإزاحة غير الموجبة في الآبار العميقة جزءًا لا يتجزأ من العديد من الصناعات، حيث إنها ذات كفاءة عالية في ضخ السوائل ذات الأحجام الكبيرة ولكنها لا تعمل تحت مستويات ضغط ثابتة. إن معرفة مختلف أنواع مضخات الإزاحة غير الموجبة وآليات عملها والأدوار التي تؤديها ستوجهك لاتخاذ الخيارات الصحيحة للمضخات التي تحتاجها والمهام التي ستقوم بها.
بالنسبة لجميع المنخرطين في معالجة المياه، أو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، أو حتى الري الزراعي، فإن تطبيقات مضخات الإزاحة غير الموجبة مرنة واقتصادية فيما يتعلق بإدارة السوائل. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالمضخات، فإن هناك علاجًا نظرًا لحقيقة أنه يمكنك ضمان أقصى قدر من المعلمات التشغيلية والكفاءة أيضًا.
