مثلث‌های سرعت در پمپ های سانتریفیوژ

مثلث های سرعت نقش مهمی را در طراحی و عملکرد پمپ های سانتریفیوژ ایفا می کنند. در این مطلب کوتاه تا جائی که ممکن است شما را با انواع سرعت های پروانه پمپ ها و مثلث های سرعت آشنا می کنیم.

همانگونه که می دانیم پروانه در پمپ ها وظیفه انتقال انرژی به سیال را برعهده دارد . از آنجائیکه پره ها همواره در داخل پمپ در حال چرخش هستند سه نوع سرعت مختلف برای پره ها قابل تعریف است.

سرعت مماسی(Tangential Velocity)

وقتی جسمی بر روی مسیر دایره ای شکل حرکت می کند(مانند پره های پمپ) دارای یک سرعت سرعت مماسی خواهد بود که معمولا با u نمایش داده می شود. وجه تسمیه این سرعت به این علت است سرعت مماسی همواره بر مسیر حرکت(در مورد پروانه دایره چرخش) مماس است. سرعت مماسی در ورودی و خروجی پره در شکل زیر نشان داده شده است.

سرعت مطلق(Absolute Velocity)

سرعت مطلق بصورت سرعت اندازه‌گیری شده از چارچوب ثابت تعریف می شود. به زبان ساده اگر فردی خارج از پمپ قرار داشته و بر روی چارچوب ثابت باشد سرعت اندازه گیری شده توسط این فرد مطابق با سرعت مطلق خواهد بود. سرعت مطلق معمولا با حروف اختصاری V یا C نشان داده می شود.

سرعت نسبی(Relative Velocity)

اگر شخصی مانند شکل زیر بر روی پروانه سوار باشد و با پروانه حرکت کند(چارچوب گردان)، سرعت اندازه گیری شده توسط این شخص سرعت نسبی خواهد. بعبارت دیگر سرعت نسبی پمپ سرعت اندازه گیری شده نسبت به چارچوب گردان پمپ است . این سرعت معمولا با w یا Vr نمایش داده می‌شود.

مثلث سرعت(Velocity Triangle)

برای نشان دادن رابطه بین سرعت مماسی، سرعت نسبی و سرعت مطلق از مثلث سرعت استفاده می شود. مثلث سرعت رابطه بین سرعت نسبی،سرعت مطلق و سرعت دورانی پره را بصورت گرافیکی نشان می دهد. از آنجائیکه سرعت مطلق برابر است با حاصلجمع سرعت نسبی و سرعت دورانی می توان نوشت:

C=U+W

در شکل زیر مثلث های سرعت در ورودی و خروجی پره نشان داده شده است.

در این شکل a زاویه بین سرعت مطلق و جهت مماسی است که زاویه مطلق نامیده می شود. همچنین بین سرعت نسبی و جهت مماسیb نام دارد که زاویه نسبی یا زاویه پره نیز نامیده می شود.

مثلث سرعت و این زاویا در طراحی و عملکرد ماشین‌های دوار بسیار مهم هستند و عملکرد صحیح دستگاه به انتخاب صحیح این مقادیر بستگی دارد. بعنوان مثال با فرض اینکه جریان ورودی عمود بر پره وارد پمپ شود(a1=0)، هد ایده آل تولید شده توسط پمپ از رابطه زیر که به رابطه اویلر معروف است بدست می آيد:

H=1/g(U2C2cos(a2))

سخن پایانی

در این مطلب کوتاه شما ابتدا با انواع سرعت های مهم در توربوماشین ها آشنا شدید سپس مثلت سرعت در پمپ های سانتریفیوژ و کاربرد آنها توضیح داده شد. آشنائی با مثلث های سرعت به شما امکان می دهد که عملکرد پمپ های سانتریفیوژ را بهتر درک کرده و در صورت بروز مشکل بهتر و سریعتر قادر به حل مشکل پمپ ها خواهید بود.

منابع و مراجع

1- کتاب پمپ های سانتریفیوژ نوشته جوان فردریش گولیچ

2- کتاب پمپ های روتوردینامیک نوشته ک.ام. سیریواسان

3- https://www.mechstudies.com/velocity-triangle-diagram-centrifugal-pump-work-done-calculation/

4- https://www.lesics.com/fundamentals-of-turbomachinery.html

تهیه و تنظیم:

محمد آقاخانی

کارشناس تحقیق و توسعه، واحد مهندسی شرکت پمپیران