پمپ های جریان محوری و پمپ های جریان مخلوط: ویژگی ها، کاربردها و مقایسه انتخاب

• کاربردها و کاربردهای پمپ های جریان محوری

پمپ های جریان محوری برای کاربردهایی که به دبی بسیار بالا و هد پایین نیاز دارند مناسب هستند. کاربردهای رایج عبارتند از:

آبیاری کشاورزی: ​​برداشت آب از رودخانه‌ها یا مخازن و انتقال آن به زمین‌های کشاورزی از طریق کانال‌های باز، دستیابی به-تحویل آب از راه دور در ارتفاع پایین.

• زهکشی و کنترل سیل:برای زهکشی گودال فونداسیون، آبگیری تونل، و زهکشی زیرزمین یا رودخانه استفاده می شود و به سرعت آب انباشته شده با نرخ جریان بالا را حذف می کند.
• انتقال آب در مقیاس بزرگ:دستیابی به انتقال آب با سرعت بالا-جریان{{1} در پروژه های کانال باز یا خط لوله با حداقل تغییرات هد.
• ذخیره سازی پمپ شده:در نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده برای تنظیم بدنه آب بین مخازن بالا و پایین در زمانی که انتقال آب با سرعت بالا-جریان- مورد نیاز است استفاده می شود.
• تصفیه فاضلاب:انتقال فاضلاب یا پساب در قسمت پایین-سر (مانند چاه های جمع آوری) تصفیه خانه های فاضلاب.
• آبزی پروری:برای گردش آب در استخرهای بزرگ ماهی یا استخرهای پرورش میگو استفاده می شود.

به طور خلاصه، پمپ‌های جریان محوری برای هر کاربردی که نیاز به تحویل دبی زیاد آب نسبتاً تمیز در هد بسیار پایین دارد، ایده‌آل هستند. با این حال، پمپ های جریان محوری برای سیستم هایی که نیاز به هد بالاتر دارند، کمتر مناسب هستند.

• پمپ جریان مختلط چیست؟

یک پمپ جریان مختلط، ویژگی‌های پمپ‌های جریان محوری و شعاعی- را ترکیب می‌کند. این پروانه از یک پروانه مورب (یا مایل) استفاده می کند که باعث می شود سیال تا حدی به صورت محوری و بخشی به صورت شعاعی جریان یابد. در عملیات واقعی، مایع وارد پروانه می شود و با زاویه ای نسبت به محور پمپ به بیرون جریان می یابد، توسط محفظه پمپ (معمولاً یک پره یا پره های راهنما) جمع آوری می شود و سپس به سمت خروجی هدایت می شود. بنابراین، یک پمپ جریان مخلوط، سرعت جریان بالای یک پمپ جریان محوری را با هد نسبتاً بالای یک پمپ جریان شعاعی ترکیب می‌کند.

عملکرد پمپ جریان مختلط بین عملکرد پمپ جریان شعاعی- و پمپ جریان محوری{2} خالص قرار دارد. همانطور که KSB بیان می کند، یک پمپ جریان مختلط "منطقه انتقال بین پمپ های جریان شعاعی و محوری را پوشش می دهد." به عبارت دیگر، پمپ جریان مختلط اساساً نوعی پمپ گریز از مرکز است (که اغلب پمپ گریز از مرکز جریان مخلوط نامیده می‌شود) که پروانه آن تکانه شعاعی و محوری را به سیال می‌دهد. یک پروانه جریان مخلوط معمولی (که پروانه جریان مورب یا پروانه مارپیچ نیز نامیده می‌شود) از تیغه‌های منحنی برای دادن سرعت شعاعی خاصی به سیال استفاده می‌کند. همانطور که پروانه می چرخد، نیروی رانش به سمت عقب و بیرون را ایجاد می کند و تعادل خوبی بین سرعت جریان و هد ایجاد می کند.

• ویژگی‌های جریان پمپ جریان مختلط

پمپ‌های جریان مختلط برای کاربردهای جریان متوسط-سری، متوسط- طراحی شده‌اند. سیال داخل به طور همزمان به سرعت های شعاعی و محوری می رسد و در نتیجه عملکرد پمپ های جریان محوری -جریان و شعاعی- را به خطر می اندازد: می تواند دبی بزرگ (هزاران m³/h) مانند یک پمپ جریان محوری-را ارائه کند، در حالی که فشارهای بالاتری از هد{7} متر جریان شعاعی را نیز تحمل می کند.

سر:پمپ‌های جریان مختلط معمولاً دارای یک هد-تک مرحله‌ای 10 تا 50 متری هستند که به مراتب بیشتر از چند متر برد پمپ‌های جریان محوری است، که آن‌ها را برای پمپاژ آب به مخازن مرتفع یا غلبه بر اختلاف سر متوسط ​​مناسب می‌کند.

سرعت جریان:کمی پایین‌تر از پمپ‌های جریان محوری -هم اندازه، اما همچنان سطح دبی بالا (هزاران متر مکعب در ساعت) حفظ می‌شود، که معمولاً بین پمپ‌های جریان شعاعی-جریان و محوری- قرار می‌گیرد.

کارایی:پمپ‌های جریان مختلط معمولاً راندمان بالایی را در محدوده عملیاتی خود حفظ می‌کنند. از طریق کانال‌های جریان بهینه‌شده با استفاده از پره‌های راهنما، دیفیوزرها و سایر ویژگی‌های ساختاری، تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشار کارآمدتر است – پمپ‌های جریان مختلط معمولاً در کاربردهای هد متوسط ​​بسیار کارآمد هستند.

ثبات:منحنی عملکرد یک پمپ جریان مختلط معمولاً صاف‌تر و پایدارتر از پمپ جریان محوری است. هنگامی که هد تغییر می کند، سرعت جریان یک پمپ جریان مختلط به آرامی تغییر می کند، در حالی که سرعت جریان یک پمپ جریان محوری با افزایش هد به شدت کاهش می یابد.

از نظر ساختاری، پمپ‌های جریان مختلط اغلب از پیچ یا پره‌های راهنما برای جمع‌آوری آب تخلیه‌شده مایل استفاده می‌کنند. بسیاری از مدل‌ها از یک پروانه نیمه باز{2} برای رسیدگی به شرایط حاوی محیط ساینده استفاده می‌کنند (مزایایی در عبور ذرات جامد در مقایسه با یک پروانه کاملا باز). پمپ‌های جریان مختلط را می‌توان به‌عنوان سازه‌های تک مرحله‌ای-برای برآوردن الزامات-سر متوسط ​​یا ساختارهای چند مرحله‌ای برای دستیابی به هدهای بالاتر طراحی کرد.

• کاربردها و کاربردهای پمپ‌های جریان مختلط-

پمپ‌های جریان مختلط برای کاربردهایی که به سرعت جریان بالا و هد متوسط ​​نیاز دارند، مناسب هستند. کاربردهای معمولی عبارتند از:

• خنک کننده صنعتی:گردش آب خنک‌کننده در نیروگاه‌ها یا نیروگاه‌های شیمیایی، جایی که باید بر مقاومت سیستم خاصی غلبه کرد.
• صنایع فرآیندی:در کارخانه های کاغذسازی، پالایشگاه های نفت، یا کارخانه های تولیدی برای انتقال آب فرآیند یا سایر سیالات تحت شرایط سر متوسط ​​استفاده می شود.
• آبیاری کشاورزی:مناسب برای آبیاری زمین های شیب دار یا سناریوهایی که نیاز به پمپاژ آب به ارتفاع معینی دارند، مانند بالا بردن آب از رودخانه ها به کانال های مرتفع.
• زهکشی و تخلیه فاضلاب:برای بالا بردن فاضلاب به تصفیه خانه ها یا تخلیه آب باران تحت سرعت جریان بالا، نیاز به سر کم تا متوسط ​​استفاده می شود. بسیاری از ایستگاه های پمپاژ فاضلاب از پمپ های جریان مخلوط (پمپ های توربین عمودی) برای بالا بردن فاضلاب استفاده می کنند.
• مهندسی دریا و فراساحل:برای سیستم‌های آب بالاست، خنک‌کننده یا آتش‌نشان{0}}روی کشتی‌ها یا سکوها استفاده می‌شود که به طراحی پمپ فشرده و ظرفیت سر متوسط ​​نیاز دارند.
• مدیریت آب باران:برای انتقال رواناب به فاضلاب یا مخازن ذخیره سازی، غلبه بر اثرات گرانش استفاده می شود.

پمپ‌های جریان مختلط را می‌توان انتخاب ایده‌آلی برای «زمین میانی» در نظر گرفت – زمانی که پمپ‌های جریان محوری دارای سر ناکافی هستند و پمپ‌های شعاعی{3}}سری بالا بسیار زیاد به نظر می‌رسند، پمپ‌های جریان مخلوط-اغلب اولین انتخاب هستند.

• تفاوت اصلی بین پمپ های جریان محوری و پمپ های جریان مخلوط

1. جهت جریان و روش تخلیه

• پمپ جریان محوری: سیال در یک خط مستقیم در امتداد محور پمپ تخلیه می شود. هر دو جهت ورودی و خروجی با محور پمپ هم خط هستند و خروجی معمولاً در مرکز ورودی قرار دارد.
• پمپ جریان مخلوط: سیال در یک زاویه مشخص تخلیه می شود. پروانه به سیال سرعت های عقب و بیرون می دهد و کانال جریان مخروطی است. بنابراین، خروجی معمولاً آفست می‌شود یا برای جمع‌آوری جریان مورب به یک کانال جریان حلزونی/مارپیچی نیاز است.

این به این معنی است که طرح لوله‌کشی متفاوت است: پمپ‌های جریان محوری اغلب از لوله‌های مستقیم یا لوله‌کشی خطی استفاده می‌کنند. در حالی که پمپ های جریان مختلط معمولا دارای خروجی مورب یا ساختار حلزونی هستند. در تاسیسات عمودی، پمپ های جریان محوری می توانند آب را به صورت عمودی به سمت بالا یا افقی تخلیه کنند، در حالی که پمپ های جریان مخلوط عمودی، آب را با زاویه خاصی به سمت بالا منتقل می کنند.

2. مقایسه هد و سرعت جریان

• پمپ جریان محوری: نرخ جریان بسیار بالایی را در هد پایین ارائه می دهد. می تواند دبی بسیار زیادی را ارائه دهد (مثلاً 10000 تا 40000 m³/h)، اما هد فقط چند متر است. اگر سیستم به هد متوسط ​​نیاز دارد (مثلاً 10 تا 15 متر)، پمپ های جریان محوری ممکن است دچار توقف یا کاهش ناگهانی سرعت جریان شوند.
• پمپ‌های جریان مختلط: این پمپ‌ها نرخ‌های جریان زیادی را در هدهای متوسط ​​ارائه می‌کنند. آنها می توانند سرعت جریان بالایی را در حالی که به ارتفاع ده ها متری دست می یابند حفظ کنند. تجربه انتخاب: در صورتی که سر مورد نیاز باشد<5 to 10 m and the flow rate is extremely high, choose an axial flow pump; if the required head is high (10 to 50 m) and a high flow rate is still needed, choose a mixed-flow pump. Axial flow pumps have a steep performance curve – the flow rate decreases rapidly as the head increases; mixed-flow pumps have a relatively flat curve and are more adaptable.

به عنوان مثال، یک پمپ جریان محوری ممکن است 20000 m³/h را در هد 5 متری ارائه دهد، اما سرعت جریان زمانی که هد به 15 تا 20 متر افزایش یابد به صفر نزدیک می شود. در حالی که یک پمپ جریان مختلط قابل مقایسه هنوز هم ممکن است 15000 m³/h را در هد 20 متری تولید کند. بنابراین، پمپ‌های جریان مختلط محدوده عملیاتی را پوشش می‌دهند که در آن پمپ‌های جریان محوری کارایی کمتری دارند.

3. طراحی و ساختار پروانه

• پروانه جریان محوری: از نظر ظاهری شبیه یک پروانه یا فن بزرگ است و از تیغه های پهن و مسطح در امتداد محور پمپ استفاده می کند. به طور معمول، دارای تیغه های کمتر و ساختار باز (بدون صفحه پوششی) است که مستقیماً جریان آب را به عقب می راند. بیشتر پروانه های جریان محوری بدون صفحه پوششی هستند، در حالی که تعدادی از آنها به یک صفحه پوششی ساده یا حلقه جانبی مجهز هستند.
• پروانه جریان مختلط: از چندین تیغه منحنی و زاویه دار استفاده می کند که به سیال اجازه می دهد تا به طور همزمان به صورت جانبی و عقب (یعنی به صورت مایل) تخلیه شود. پروانه های جریان مختلط معمولاً دارای صفحه یا حلقه پوششی جزئی برای تطبیق جریان آب مورب هستند. شکل آنها گاهی اوقات به عنوان جریان مارپیچ یا مایل نامیده می شود.

از نظر ساختاری، پمپ‌های جریان مختلط معمولاً دارای یک پوشش قوی‌تر (پره‌های راهنما یا پیچ‌دار) برای هدایت آب تخلیه‌شده مورب هستند و اغلب از پره‌های راهنما یا پخش‌کننده‌ها برای تبدیل مؤثر انرژی جنبشی به انرژی فشار استفاده می‌کنند. از سوی دیگر، پمپ‌های جریان محوری، از یک پوشش ساده‌تر-مستقیم استفاده می‌کنند.

4. کارایی و عملکرد

• پمپ‌های جریان محوری: در شرایط طراحی (سرعت جریان بالا، هد پایین) بسیار کارآمد هستند. به دلیل مسیر مستقیم جریان، اتلاف انرژی در این شرایط حداقل است. با این حال، دامنه کارایی بالا-آنها نسبتاً باریک است. اگر مجبور به کار در هدهای بالاتر باشد، راندمان به شدت کاهش می یابد.
• پمپ‌های جریان مختلط: راندمان خوبی را در محدوده جریان/هد وسیع‌تری حفظ می‌کنند. پمپ‌های جریان مختلط معمولاً از طرح‌های بهینه‌سازی جریان- (مانند پوشش‌ها و پره‌های راهنما) برای حفظ راندمان بالا در محدوده سر متوسط ​​استفاده می‌کنند. در عملکرد واقعی، یک پمپ جریان مختلط که در یک هد متوسط ​​کار می کند ممکن است انرژی کمتری نسبت به پمپ جریان محوری{6}} که کار مشابهی را در هد کمی بالاتر انجام می دهد مصرف کند.

به طور خلاصه، پمپ‌های جریان محوری در نرخ‌های جریان کاملاً بالا (کمترین هد) برتری دارند. در حالی که پمپ های جریان مختلط در عملکرد کلی در هر دو نرخ جریان و هد برتر هستند. همانطور که KSB بیان می‌کند، پمپ‌های جریان مختلط دارای منحنی‌های جریان نسبتاً مسطح در محدوده جریان متوسط ​​و متوسط ​​هستند، در حالی که پمپ‌های جریان محوری دارای منحنی‌های شیب دار در محدوده جریان پایین و حداکثر جریان هستند. بنابراین، هنگامی که فقط نرخ جریان یک نگرانی است، پمپ های جریان محوری صرفه جویی قابل توجهی در انرژی ارائه می دهند. هنگامی که یک هد خاص مورد نیاز است، پمپ های جریان مختلط به طور موثرتری از انرژی استفاده می کنند.

5. مقایسه عملکرد: پمپ های جریان مخلوط در مقابل پمپ های جریان محوری

در انتخاب عملی، کلید تعیین نقطه عملیاتی (سرعت جریان Q و هد H) است:

• عملکرد پمپ جریان محوری: نرخ جریان عالی را در هدهای بسیار پایین به دست می آورد. به عنوان مثال، یک پمپ جریان محوری می‌تواند به دبی 10000 متر مکعب در ساعت در ارتفاع 5 متری دست یابد، اما سرعت جریان به سرعت بیش از 5 تا 10 متر کاهش می‌یابد که منجر به منحنی عملکرد بسیار شیب‌دار می‌شود.
• عملکرد پمپ جریان مخلوط: نرخ جریان بالایی را در هدهای متوسط ​​به دست می آورد. یک پمپ جریان مختلط می‌تواند به سرعت جریان 8000 تا 15000 مترمکعب در ساعت در ارتفاع 15 تا 25 متری دست یابد، با کاهش عملکرد قابل‌توجه تنها در نزدیکی هد 40 تا 50 متر، و منحنی عملکرد نسبتاً صافی را نشان می‌دهد.
• به طور خلاصه: پمپ‌های جریان محوری در هدهای پایین و دبی بالا کارآمدتر هستند. پمپ‌های جریان مختلط زمانی که به یک هد معین (ده‌ها متر) نیاز است بهتر عمل می‌کنند.

6. مقایسه ساختاری: مختلط-پمپ‌های جریان در مقابل پمپ‌های جریان محوری-

• تفاوت بین این دو را می توان از ساختار پمپ واقعی آنها مشاهده کرد:
• پمپ‌های جریان محوری-: معمولاً از پروانه‌های-بزرگ، باز یا نیمه باز-استفاده می‌کنند. بسیاری از پمپ‌های جریان محوری عمودی{4} از ستون‌های مستغرق و پروانه‌های پروانه ساده، با ساختار پوششی ساده و اجزای داخلی کمتر استفاده می‌کنند.
• پمپ‌های جریان مختلط: ساختار فشرده‌تر، با تعداد بیشتری از پره‌های پروانه که در یک زاویه قرار گرفته‌اند. پوشش معمولا شامل یک پیچ یا پره های راهنما است.

از نظر تعمیر و نگهداری، پمپ‌های جریان محوری ساختار داخلی ساده و قطعات کمتری دارند، اما پروانه باز ممکن است به دلیل درهم‌تنیدگی زباله‌ها مسدود شود. پمپ‌های جریان مختلط دارای قطعات بیشتری هستند (مانند پره‌های راهنما و ساختارهای چند مرحله‌ای)، اما معمولاً دارای حلقه‌ها یا بوش‌های مقاوم در برابر سایش هستند که تحمل خاصی در برابر ذرات جامد در سیال دارند.

• چگونه پمپ مناسب را انتخاب کنیم: پمپ جریان محوری یا پمپ جریان مخلوط؟

لطفا این مراحل را برای انتخاب دنبال کنید:

1. تعریف شرایط عملیاتی: دبی مورد نیاز (Q) و هد (H) را در نقطه عملیاتی تعیین کنید.
2. منحنی های عملکرد را مقایسه کنید: اگر نقطه عملیاتی به هد پایین نیاز دارد (مثلا<5 to 10 m) and a very high flow rate, an axial flow pump is usually the ideal choice; if a higher head (e.g., 10 to 50 m) is required and the flow rate is still relatively high, a mixed flow pump is more suitable.
3. شرایط نصب را در نظر بگیرید: پمپ های جریان محوری معمولاً به بخش های لوله مستقیم نیاز دارند و ممکن است به صورت عمودی نصب شوند. پمپ های جریان مخلوط نیاز به توجه به شرایط مکش دارند.
4. ارزیابی ویژگی‌های رسانه: اگر سیال حاوی ذرات جامد باشد، پمپ جریان مخلوط (مخصوصاً با پروانه نیمه باز) سودمندتر است.
5. تعادل راندمان و هزینه: مصرف انرژی مورد انتظار را با هزینه خرید مقایسه کنید. پمپ‌های جریان محوری معمولاً هزینه کمتری برای واحد نرخ جریان دارند، اما اگر هد بالاتری مورد نیاز باشد، پمپ جریان مخلوط ممکن است انرژی- کارآمدتری داشته باشد.

به عنوان مثال، اگر یک پمپ نیاز به تحویل 12000 متر مکعب در ساعت در هد 5 متری داشته باشد، پمپ جریان محوری کارآمدترین انتخاب است. اگر یک پمپ نیاز به تحویل 12000 متر مکعب در ساعت در هد 20 متر دارد، پمپ جریان مخلوط بهتر است. اگر هد تقریباً از 50 تا 60 متر بیشتر شود، باید یک پمپ جریان شعاعی یا یک پمپ چند مرحله ای در نظر گرفته شود.

درک اصول انتخاب برای پمپ های جریان محوری و پمپ های جریان مختلط به تطابق نرخ جریان و نیازهای هد در شرایط عملیاتی واقعی بستگی دارد. پمپ های جریان محوری می توانند دبی بسیار بالایی را در هدهای پایین ارائه دهند. از طرف دیگر پمپ های جریان مختلط در هدهای بالاتر به دبی بالایی دست می یابند. با مقایسه جهت جریان، منحنی های عملکرد و ساختار پروانه، می توانید مناسب ترین پمپ را برای کاربرد خاص خود انتخاب کنید.