پمپ گریز از مرکز (سانتریفیوژ) دستگاهی مکانیکی است که از طریق انتقال انرژی دورانی، باعث به حرکت درآمدن سیال می شود. این دستگاه از یک یا چند روتور محرک (چرخنده) به نام پروانه ساخته شده است. نحوه عملکرد این پمپ به این صورت است که سیال در امتداد محور خود وارد پروانه ای که به سرعت در حال چرخش است، می شود و با نیروی گریز از مرکز از طریق نوک پره های پروانه به بیرون پرتاب می شود. عمل چرخش پروانه باعث افزایش سرعت و فشار سیال و همچنین هدایت آن به سمت خروجی پمپ می شود. محفظه پمپ به گونه ای طراحی شده تا بتواند سیال را در هنگام ورود منقبض کرده وسپس آن را به سمت پروانه هدایت کند و در نهایت سرعت آن را در قبل از تخلیه پایین بیاورد.
پمپ سانتریفیوژ یا پمپ گریز از مرکز چیست؟
پمپ سانتریفیوژ یا گریز از مرکز پرکاربردترین و رایج ترین انواع پمپ مورد استفاده در سطح جهان می باشد. پمپ سانتریفیوژ جز دسته پمپ های دینامیکی و جابجایی نامثبت محسوب می شود. در پمپ سانتریفیوژ از پروانه جهت انتقال سیال استفاده می شود. در واقع پروانه قدرت را از الکتروموتور دریافت کرده و انرژی دریافتی را به سیال منتقل می کند.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ
پمپ های سانتریفیوژی یا گریز از مرکز چند نوع میتوان دسته بندی کرد که شامل دسته بندی بر اساس:
نوع جریان
تعداد مراحل
نوع حلزونی
تعداد مکش
جهت محور
در زیر به تفکیک انواع دسته بندی پمپ سانتریفیوژ توضیح داده شده است.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع جریان
جریان محوری
جریان شعاعی
جریان ترکیبی
پمپ جریان محوری،ريال شعاعی، ترکیبی
پمپ جریان محوری
در پمپ سانتریفیوژ جریان محوری، سیال به موازات شفت و بصورت محوری وارد پمپ شده و بصورت محوری نیز خارج می شود. پمپ جریان محوری قابلیت پمپاژ سیالات در دبی های بالا را دارند اما هد کمی را می توانند جابجا کنند.
پمپ سانتریفیوژ شعاعی
در پمپ های سانتریفیوژ شعاعی، سیال پس از چرخش 90 درجه نسبت به قسمت مکش از پروانه خارج می شود. بسیاری از پمپ های سانتریفیوژ در این دسته یافت می شوند. سیال از طریق قسمت مکش بصورت محوری وارد می شود و از قسمت تخلیه بصورت عمودی خارج می شود. این طرح معمولا زمانی استفاده می شود که محدودیت جریان و نیاز به افزایش فشار تخلیه وجود داشته باشد. بنابراین، طراحی پمپ سانتریفیوژ برای موارد دبی های کم و هد بالا کاربرد دارند. اکثر پمپ هایی که در صنایع گاز و نفت استفاده می شوند در این دسته قرار می گیرند.
پمپ سانتریفیوژ ترکیبی
در پمپ سانتریفیوژ ترکیبی، سیال بصورت محوری وارد پروانه می شود و با نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش پروانه به سمت بیرونی پروانه کشیده می شود. به دلیل نوع پروانه ای که در پمپ جریان ترکیبی بکار می رود، جریان خروجی بصورت اریب و زاویه دار و زاویه ای بین افقی و عمودی است.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس تعداد مراحل
پمپ سانتریفیوژ یک مرحله ای: پمپ سانتریفیوژی یک مرحله ای دارای یک پروانه است که داخل محفظه بر روی شفت سوار شده است. پمپ یک مرحله ای کاربرد گسترده ای دارد و راندمان بالایی نیز دارند. پمپ سانتریفیوژ تک مرحله ای خود می تواند بصورت افقی، عمودی، تک مکشه یا دو مکشه باشد.
پمپ سانتریفیوژ چند مرحله ای: پمپ سانتریفیوژی چند مرحله ای دارای چند پروانه است که بصورت سری بر روی شفت پمپ سوار می شوند. پمپ چند مرحله ای در کاربردهایی که هد و فشار بالا نیاز دارند بکار می رود.
پمپ تک و چند مرحله ای
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع حلزونی
پمپ تک حلزونی: در پمپ تک حلزونی، سیال بعد از چرخش توسط پروانه به حلزونی تخلیه می شود. سیال توسط همین یک فضای حلزونی از آن خارج می شود.
پمپ دو حلزونی: در پمپ دو حلزونی، فضای حلزونی توسط تیغه ای به دو قسمت تقسیم شده است و نسبت به پمپ تک حلزونی مزیت بیشتری از لحاظ بازدهی دارد.
پمپ تک و دو حلزونی
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس تعداد مکش
پمپ تک مکشه: در پمپ سانتریفیوژ تک مکشه یک ورودی برای پمپ وجود دارد. سیال از ورودی پمپ وارد و سپس وارد چشمی پروانه می شود و توسط چرخش پروانه به سیال نیروی گریز از مرکز وارد و سپس خارج می شود.
پمپ دو مکشه: در پمپ سانتریفیوژ دو مکشه برخلاف تک مکشه دو ورودی در طرفین وجود دارد و مکش سیال از دو ورودی اتفاق می افتد.
پمپ تک و دو مکشه
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس جهت محور
پمپ محور افقی: پمپ سانتریفیوژ افقی استفاده گسترده ای دارند و تعمیر آن راحت تر است. همان طور که از نام آن پیداست، شفت در پمپ سانتریفیوژ افقی بصورت افقی است.
پمپ محور عمودی: در پمپ سانتریفیوژ عمودی، شفت بصورت عمودی بوده و پمپ نیز بصورت عمودی نصب می شود. پمپ عمودی در جاهایی که فضا محدود است بسیار مناسب است.
پمپ کحور لفقی و عمودی
اجزای پمپ سانترفیوژی
یکی از مهمترین نکاتی که باید در انتخاب پمپ سانترفیوژ در نظر داشت آشنایی با اجزای تشکیل دهنده پمپ سانتریفیوژ است. به طور خلاصه میتوان اجزای آن را به صورت زیر لیست کرد و در عکس هم میتوانید تمام قسمت های آن را ببنید.
بدنه یا پوشش
شفت یا روتور
پروانه
یاتاقان
مکش
تخلیه
اجزای پمپ سانتریفیوژ
نحوه کارکرد پمپ سانتریفیوژ
در پمپ سانتریفیوژ، در ابتدای مسیر جریان ورودی به پمپ با ورود سیال از قسمت مکش پمپ، سیال وارد قسمت چشمی پروانه می شود. گردش شفت تحت حمایت یاتاقان ها توسط الکتروموتور و نیروهای محرکه دیگر مثل موتور احتراق داخلی و توربین بخار باعث چرخش پروانه متصل به شفت محرک می شود. چرخش پروانه باعث اعمال نیروی گریز از مرکز به سیال حول مرکز پروانه می شود و سیال را بصورت شعاعی به محیط بیرونی پروانه و محفظه هدایت می کند. حرکت سیال به سمت بیرونی پروانه افت فشاری را در قسمت چشمی و مرکز پروانه ایجاد می کند که همین عامل مکش سیال از ورودی پمپ است. چرخش مداوم پروانه عمل مکش و به جریان انداختن سیال در پمپ را ایجاد می کند.
محفظه پمپ سانتریفیوژ به گونه ای است که در جهت حرکت سیال سطح مقطع آن به تدریج افزایش می یابد (در جهت جریان فاصله بین محیط بیرونی پروانه و محفظه پمپ رفته رفته افزایش می یابد) و در انتهای محفظه و جایی که سیال وارد خط تخلیه می شود، قطر محفظه به بیشترین مقدار خود می رسد. از علم ترمودینامیک و سیالات و قانون پایستگی جرم مشخص است که با افزایش سطح مقطع جریان سرعت جریان کاهش می یابد. کاهش انرژی سرعتی، افزایش انرژی پتانسیل و درنتیجه افزایش فشار سیال را در پی دارد. در انتها سیال تحت فشار از قسمت تخلیه پمپ به مقصد مورد نظر جابجا می شود. نمای برش خورده ای از زاویه دیگر که پروانه و محفظه حلزونی پمپ سانتریفیوژ را نشان می دهد در شکل زیر آورده شده است. در این شکل به خوبی می توان افزایش قطر قسمت حلزونی محفظه را مشاهده کرد.
محفظه حلزونی پمپ سانتریفیوژ
در زیر می توانید نحوه و روش عملکرد پمپ سانتریفیوژ را مشاهده نمایید.
کاربردهای پمپ سانتریفیوژ
در صنایع غذایی برای انتقال و جابجایی محصولات لبنی رقیق مثل شیر و دوغ
در صنایع شیمیایی مانند انتقال رنگ های رقیق، هیدروکربن های سبک، سلولز، مواد پتروشیمی
در صنایع نفت و انرژی جهت پمپاژ نفت خام، دوغاب ها و مواد نفتی سبک.
کاربردهای کرایوژنیک مانند پمپاژ گاز طبیعی مایع
کشاورزی جهت پمپاژ و استخراج آب های زیرزمینی در چاه های عمیق و نیمه عمیق، جهت انتقال آب رودخانه ها به زمین های کشاورزی و باغات
جهت تامین و پمپاژ آب شهری و افزایش فشار آب خانگی
جهت سیرکوله کردن و به گردش انداختن آب گرم در سیستم های حرارتی و تهویه مطبوع
در صنایع داروسازی و آرایشی و بهداشتی برای انتقال و جابجایی مواد با ویسکوزیته پایین تا متوسط
در تاسیسات مکانیکی و سیستم های سرمایش و گرمایش
در سیستم های اطفا حریق و آتش نشانی ها
جهت تخلیه و خروج آب گرفتگی ها در محل های سیل گرفته و یا تخلیه آب متجمع مثل استخرها
مدیریت پسماند و فاضلاب های شهری جهت فرآوری و بازیافت فاضلاب ها
مزایای پمپ سانتریفیوژ
داشتن ساختمان داخلی ساده
در دسترس بودن و عرضه زیاد در بازار
داشتن جریان خروجی یکنواخت و روان
هزینه تعمیر و نگهداری پایین تر
داشتن ابعاد کوچکتر نسبت به سایر پمپ ها
قابلیت پمپاژ سیالات مختلف از جمله خورنده و خطرناک
اتلافات کم ناشی از انرژی اصطکاکی
سر و صدای کم
عدم نشتی بین محفظه پمپ و موتور به دلیل وجود فاصله بین آنها
مناسب برای هد کم تا متوسط
معایب پمپ سانتریفیوژ
عدم توانایی پمپاژ سیالات در فشار بالا (جهت انجام پمپاژ در هد و فشار بالا نیاز به پمپ های طبقاتی است و در نتیجه هزینه گران تمام می شود)
عدم توانایی پمپاژ و انتقال سیالات با ویسکوزیته بالا
نیازمندی به آب بندی و مکانیکال سیل
اعمال بار سنگین و بیش از حد معمول می تواند به اتصالات و کوپلینگ صدمه وارد کند.
به دلیل پرایمینگ در بعضی پمپ ها امکان ایجاد پدیده کاویتاسیون وجود دارد.
پمپ گریز از مرکز (سانتریفیوژ) دستگاهی مکانیکی است که از طریق انتقال انرژی دورانی، باعث به حرکت درآمدن سیال می شود. این دستگاه از یک یا چند روتور محرک (چرخنده) به نام پروانه ساخته شده است. نحوه عملکرد این پمپ به این صورت است که سیال در امتداد محور خود وارد پروانه ای که به سرعت در حال چرخش است، می شود و با نیروی گریز از مرکز از طریق نوک پره های پروانه به بیرون پرتاب می شود. عمل چرخش پروانه باعث افزایش سرعت و فشار سیال و همچنین هدایت آن به سمت خروجی پمپ می شود. محفظه پمپ به گونه ای طراحی شده تا بتواند سیال را در هنگام ورود منقبض کرده وسپس آن را به سمت پروانه هدایت کند و در نهایت سرعت آن را در قبل از تخلیه پایین بیاورد.
پمپ سانتریفیوژ یا پمپ گریز از مرکز چیست؟
پمپ سانتریفیوژ یا گریز از مرکز پرکاربردترین و رایج ترین انواع پمپ مورد استفاده در سطح جهان می باشد. پمپ سانتریفیوژ جز دسته پمپ های دینامیکی و جابجایی نامثبت محسوب می شود. در پمپ سانتریفیوژ از پروانه جهت انتقال سیال استفاده می شود. در واقع پروانه قدرت را از الکتروموتور دریافت کرده و انرژی دریافتی را به سیال منتقل می کند.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ
پمپ های سانتریفیوژی یا گریز از مرکز چند نوع میتوان دسته بندی کرد که شامل دسته بندی بر اساس:
نوع جریان
تعداد مراحل
نوع حلزونی
تعداد مکش
جهت محور
در زیر به تفکیک انواع دسته بندی پمپ سانتریفیوژ توضیح داده شده است.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع جریان
جریان محوری
جریان شعاعی
جریان ترکیبی
پمپ جریان محوری،ريال شعاعی، ترکیبی
پمپ جریان محوری
در پمپ سانتریفیوژ جریان محوری، سیال به موازات شفت و بصورت محوری وارد پمپ شده و بصورت محوری نیز خارج می شود. پمپ جریان محوری قابلیت پمپاژ سیالات در دبی های بالا را دارند اما هد کمی را می توانند جابجا کنند.
پمپ سانتریفیوژ شعاعی
در پمپ های سانتریفیوژ شعاعی، سیال پس از چرخش 90 درجه نسبت به قسمت مکش از پروانه خارج می شود. بسیاری از پمپ های سانتریفیوژ در این دسته یافت می شوند. سیال از طریق قسمت مکش بصورت محوری وارد می شود و از قسمت تخلیه بصورت عمودی خارج می شود. این طرح معمولا زمانی استفاده می شود که محدودیت جریان و نیاز به افزایش فشار تخلیه وجود داشته باشد. بنابراین، طراحی پمپ سانتریفیوژ برای موارد دبی های کم و هد بالا کاربرد دارند. اکثر پمپ هایی که در صنایع گاز و نفت استفاده می شوند در این دسته قرار می گیرند.
پمپ سانتریفیوژ ترکیبی
در پمپ سانتریفیوژ ترکیبی، سیال بصورت محوری وارد پروانه می شود و با نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش پروانه به سمت بیرونی پروانه کشیده می شود. به دلیل نوع پروانه ای که در پمپ جریان ترکیبی بکار می رود، جریان خروجی بصورت اریب و زاویه دار و زاویه ای بین افقی و عمودی است.
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس تعداد مراحل
پمپ سانتریفیوژ یک مرحله ای: پمپ سانتریفیوژی یک مرحله ای دارای یک پروانه است که داخل محفظه بر روی شفت سوار شده است. پمپ یک مرحله ای کاربرد گسترده ای دارد و راندمان بالایی نیز دارند. پمپ سانتریفیوژ تک مرحله ای خود می تواند بصورت افقی، عمودی، تک مکشه یا دو مکشه باشد.
پمپ سانتریفیوژ چند مرحله ای: پمپ سانتریفیوژی چند مرحله ای دارای چند پروانه است که بصورت سری بر روی شفت پمپ سوار می شوند. پمپ چند مرحله ای در کاربردهایی که هد و فشار بالا نیاز دارند بکار می رود.
پمپ تک و چند مرحله ای
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس نوع حلزونی
پمپ تک حلزونی: در پمپ تک حلزونی، سیال بعد از چرخش توسط پروانه به حلزونی تخلیه می شود. سیال توسط همین یک فضای حلزونی از آن خارج می شود.
پمپ دو حلزونی: در پمپ دو حلزونی، فضای حلزونی توسط تیغه ای به دو قسمت تقسیم شده است و نسبت به پمپ تک حلزونی مزیت بیشتری از لحاظ بازدهی دارد.
پمپ تک و دو حلزونی
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس تعداد مکش
پمپ تک مکشه: در پمپ سانتریفیوژ تک مکشه یک ورودی برای پمپ وجود دارد. سیال از ورودی پمپ وارد و سپس وارد چشمی پروانه می شود و توسط چرخش پروانه به سیال نیروی گریز از مرکز وارد و سپس خارج می شود.
پمپ دو مکشه: در پمپ سانتریفیوژ دو مکشه برخلاف تک مکشه دو ورودی در طرفین وجود دارد و مکش سیال از دو ورودی اتفاق می افتد.
پمپ تک و دو مکشه
دسته بندی پمپ سانتریفیوژ بر اساس جهت محور
پمپ محور افقی: پمپ سانتریفیوژ افقی استفاده گسترده ای دارند و تعمیر آن راحت تر است. همان طور که از نام آن پیداست، شفت در پمپ سانتریفیوژ افقی بصورت افقی است.
پمپ محور عمودی: در پمپ سانتریفیوژ عمودی، شفت بصورت عمودی بوده و پمپ نیز بصورت عمودی نصب می شود. پمپ عمودی در جاهایی که فضا محدود است بسیار مناسب است.
پمپ کحور لفقی و عمودی
اجزای پمپ سانترفیوژی
یکی از مهمترین نکاتی که باید در انتخاب پمپ سانترفیوژ در نظر داشت آشنایی با اجزای تشکیل دهنده پمپ سانتریفیوژ است. به طور خلاصه میتوان اجزای آن را به صورت زیر لیست کرد و در عکس هم میتوانید تمام قسمت های آن را ببنید.
بدنه یا پوشش
شفت یا روتور
پروانه
یاتاقان
مکش
تخلیه
اجزای پمپ سانتریفیوژ
نحوه کارکرد پمپ سانتریفیوژ
در پمپ سانتریفیوژ، در ابتدای مسیر جریان ورودی به پمپ با ورود سیال از قسمت مکش پمپ، سیال وارد قسمت چشمی پروانه می شود. گردش شفت تحت حمایت یاتاقان ها توسط الکتروموتور و نیروهای محرکه دیگر مثل موتور احتراق داخلی و توربین بخار باعث چرخش پروانه متصل به شفت محرک می شود. چرخش پروانه باعث اعمال نیروی گریز از مرکز به سیال حول مرکز پروانه می شود و سیال را بصورت شعاعی به محیط بیرونی پروانه و محفظه هدایت می کند. حرکت سیال به سمت بیرونی پروانه افت فشاری را در قسمت چشمی و مرکز پروانه ایجاد می کند که همین عامل مکش سیال از ورودی پمپ است. چرخش مداوم پروانه عمل مکش و به جریان انداختن سیال در پمپ را ایجاد می کند.
محفظه پمپ سانتریفیوژ به گونه ای است که در جهت حرکت سیال سطح مقطع آن به تدریج افزایش می یابد (در جهت جریان فاصله بین محیط بیرونی پروانه و محفظه پمپ رفته رفته افزایش می یابد) و در انتهای محفظه و جایی که سیال وارد خط تخلیه می شود، قطر محفظه به بیشترین مقدار خود می رسد. از علم ترمودینامیک و سیالات و قانون پایستگی جرم مشخص است که با افزایش سطح مقطع جریان سرعت جریان کاهش می یابد. کاهش انرژی سرعتی، افزایش انرژی پتانسیل و درنتیجه افزایش فشار سیال را در پی دارد. در انتها سیال تحت فشار از قسمت تخلیه پمپ به مقصد مورد نظر جابجا می شود. نمای برش خورده ای از زاویه دیگر که پروانه و محفظه حلزونی پمپ سانتریفیوژ را نشان می دهد در شکل زیر آورده شده است. در این شکل به خوبی می توان افزایش قطر قسمت حلزونی محفظه را مشاهده کرد.
محفظه حلزونی پمپ سانتریفیوژ
در زیر می توانید نحوه و روش عملکرد پمپ سانتریفیوژ را مشاهده نمایید.
کاربردهای پمپ سانتریفیوژ
در صنایع غذایی برای انتقال و جابجایی محصولات لبنی رقیق مثل شیر و دوغ
در صنایع شیمیایی مانند انتقال رنگ های رقیق، هیدروکربن های سبک، سلولز، مواد پتروشیمی
در صنایع نفت و انرژی جهت پمپاژ نفت خام، دوغاب ها و مواد نفتی سبک.
کاربردهای کرایوژنیک مانند پمپاژ گاز طبیعی مایع
کشاورزی جهت پمپاژ و استخراج آب های زیرزمینی در چاه های عمیق و نیمه عمیق، جهت انتقال آب رودخانه ها به زمین های کشاورزی و باغات
جهت تامین و پمپاژ آب شهری و افزایش فشار آب خانگی
جهت سیرکوله کردن و به گردش انداختن آب گرم در سیستم های حرارتی و تهویه مطبوع
در صنایع داروسازی و آرایشی و بهداشتی برای انتقال و جابجایی مواد با ویسکوزیته پایین تا متوسط
در تاسیسات مکانیکی و سیستم های سرمایش و گرمایش
در سیستم های اطفا حریق و آتش نشانی ها
جهت تخلیه و خروج آب گرفتگی ها در محل های سیل گرفته و یا تخلیه آب متجمع مثل استخرها
مدیریت پسماند و فاضلاب های شهری جهت فرآوری و بازیافت فاضلاب ها
مزایای پمپ سانتریفیوژ
داشتن ساختمان داخلی ساده
در دسترس بودن و عرضه زیاد در بازار
داشتن جریان خروجی یکنواخت و روان
هزینه تعمیر و نگهداری پایین تر
داشتن ابعاد کوچکتر نسبت به سایر پمپ ها
قابلیت پمپاژ سیالات مختلف از جمله خورنده و خطرناک
اتلافات کم ناشی از انرژی اصطکاکی
سر و صدای کم
عدم نشتی بین محفظه پمپ و موتور به دلیل وجود فاصله بین آنها
مناسب برای هد کم تا متوسط
معایب پمپ سانتریفیوژ
عدم توانایی پمپاژ سیالات در فشار بالا (جهت انجام پمپاژ در هد و فشار بالا نیاز به پمپ های طبقاتی است و در نتیجه هزینه گران تمام می شود)
عدم توانایی پمپاژ و انتقال سیالات با ویسکوزیته بالا
نیازمندی به آب بندی و مکانیکال سیل
اعمال بار سنگین و بیش از حد معمول می تواند به اتصالات و کوپلینگ صدمه وارد کند.
به دلیل پرایمینگ در بعضی پمپ ها امکان ایجاد پدیده کاویتاسیون وجود دارد.
ساخت کوپلینگ