بررسی تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت از سوالات پرتکرار در صنعت است. اکثر پمپ‌های خانگی و یا صنعتی در این دو دسته‌بندی قرار می‌گیرند. پمپ‌هایی که یا براساس قانون فیزیکی گریز از مرکز به شکل سانتریفیوژی کار می‌کنند و یا قرار است با طراحی پروانه‌های خاص پیمانه به پیمانه هوا را جابجا نمایند.
اساسی‌ترین تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت در مکانیزم انتقال سیال و رابطه بین دبی و هد آنها است. تا جاییکه یک پمپ سانتریفیوژ توانایی ایجاد هد ثابت با وجود جریان‌های متغیر را دارد. اما در پمپ‌های جابجایی مثبت دقیقاً عکس این ماجرا اتفاق می‌افتد. یعنی می‌توانند برای هدهای متغیر جریانی کاملاً ثابت را برقرار کنند. همین تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت زمینه قابلیت‌های کاربردی آنها است. برای خرید پمپ‌های سانتریفیوژی و یا جابجایی مثبت و انتخاب بهترین آنها کافی است از مشاوره کارشناسان فنی پارس وکیوم استفاده کنید. در ادامه نیز بحث کاملاً تخصصی فرق پمپ سانتریفیوژ و جابجایی مثبت را بررسی خواهیم کرد.
طراحی و اساس کار پمپ‌های سانتریفیوژی
پمپ‌های سانتریفیوژی رایج‌ترین نوع پمپ مورد استفاده در صنایع و مصارف عمومی هستند که از قانون برنولی یا همان نیروی گریز از مرکز برای انتقال سیالات استفاده می‌کند. این پمپ‌ها دارای پروانه‌های ماردونی و یا پره‌ای هستند که به شکل باز، نیمه باز و یا بسته طراحی می‌شوند. همچنین پوسته بیرونی این پمپ‌ها ساختار حلزونی شکل دارد. در این پوسته به تدریج سطح مقطع افزایش پیدا کرده و برای تبدیل کارآمد انرژی جنبشی به فشار بالاتر مناسب است. ویژگی که برای طراحی پمپ وکیوم کارایی دارد.
در پمپ‌های سانتریفیوژی سیال از طریق دهانه اما به واسطه چرخش پروانه مکیده می‌شود. پره‌های پروانه با عبور از کنار دهانه مقداری از هوا را با خود بر می‌دارند. همین پره‌های پروانه انرژی جنبشی را به سیال منتقل می‌کنند. اما سیال تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز پروانه به سمت بیرون پرتاب می‌شود. سرعت هوای متراکم در محفظه حلزونی پمپ کاهش پیدا کرده و این انرژی جنبشی مطابق با اصل برنولی به فشار (هد) تبدیل می‌شود. در نهایت سیال با فشار بالا از خروجی پمپ ارسال خواهد شد.
ویژگی‌های پمپ سانتریفیوژی
پمپ‌های سانتریفیوژی برای کاربردهای عمومی و جابجایی سیالات کم ویسکوز، دبی بالا و فشار متوسط ایده آل هستند. برای همین بیش از هر نوع پمپ دیگری در مصارف عمومی و صنعتی استفاده شده‌اند. حتی برای طراحی سیستم ها مانند بلوئر ارزن کارایی دارند.
البته پمپ‌های سانتریفیوژی قابلیت‌های فنی برجسته‌ای نیز دارند. مانند:
در جریان‌های متغیر هد ثابتی دارند
این پمپ‌ها می‌توانند هد ثابتی را ایجاد کنند. هد پمپ مستقل از مقدار جریان است. بنابراین با تغییر مقاومت سیستم مثلاً باز کردن شیرها، اتصالات و یا تغییر طول لوله صرفاً مقدار دبی تغییر می‌کند و هد همچنان ثابت است.
حساس به ویسکوزیته سیال
عملکرد پمپ‌های سانتریفیوژی به شدت تحت تاثیر ویسکوزیته (غلظت) سیال قرار دارد. تا جاییکه با افزایش ویسکوزیته پارامترهای هد و دبی پمپ شدیداً کاهش پیدا می‌کند. از این رو برای پمپاژ سیالات بسیار چگال و چسبناک مناسب نیستند.
نیاز به هواگیری دارند
پمپ‌های سانتریفیوژی از قابلیت خود مکش برخوردار نیستند. یعنی پس از راه‌اندازی سریعا سیال را نمی‌کشند. بلکه باید تا قبل از راه‌اندازی اولیه یک مرحله هواگیری را انجام داده و فضای داخل پمپ و لوله‌ها را از سیال پر کنید. همچنین ممکن است بارها به سرویس هواگیری نیاز داشته باشید.
جریان یکنواخت تولید می‌کنند
جریان خروجی یکنواخت بزرگترین مزیت پمپ‌های سانتریفیوژی است. عملکرد یکدست پروانه باعث ایجاد مکش یکنواخت می‌شود. در نتیجه خروجی پمپ هیچ نوع حالت پالسی یا تپشی ندارد. این قابلیت برای طراحی بلوئر هوا نیز سودمند است.
قابلیت حفاظت در برابر فشار اضافی
پمپ‌های سانتریفیوژی می‌توانند شرایط کات آف (Cut off) را برای مدت زمان طولانی تحمل کنند. شرایط کات آف به بسته شدن کامل خروجی پمپ گفته می‌شود. زمانیکه پمپ همچنان کار می‌کند، اما خروجی مسدود است. در این صورت فشار در سمت خروجی پمپ به شکل فزاینده افزایش پیدا می‌کند. در این حالت سیال مجبور است که در فضای درون پمپ به چرخش درآید. اگرچه شرایط کات آف برای هر پمپی خطرناک است، اما سانتریفیوژها در لحظه آسیب نمی‌بینند و در مدت زمان طولانی این شرایط بحرانی را تحمل می‌کنند.
طراحی و اساس کار پمپ‌های جابجایی مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت مقدار مشخصی از سیال را به دام انداخته و سپس به سمت خروجی هدایت می‌کنند. این پمپ‌ها می‌توانند حجم ثابتی از سیال را در هر سیکل چرخشی و یا کورسی جابجا کنند. برای همین با عنوان پمپ‌های جابجایی مثبت شناخته می‌شوند.
اصل کار این پمپ‌ها بر پایه جابجایی فیزیکی حجم ثابتی از سیال استوار است. بخش متحرک این پمپ‌ها می‌تواند چرخشی مانند چند چرخ دنده و یا یک پروانه باشد. همچنین برخی از آنها را به شکل کورسی با جابجایی پیستون یا دیافراگم طراحی می‌کنند. مهم این است که با هر سیکل حرکت پروانه یا پیستون مقدار مشخصی از سیال جابجا می‌شود. اساس کار این پمپ‌ها به شکل مکش و رانش است. عنصر متحرک پمپ با حرکت، مقداری از سیال را مکش کرده و به دام می‌اندازد. سپس در طول حرکت سیال را با خود جابجا کرده تا در نهایت با فشار بالاتر در سمت خروجی تحویل دهد.
طراحی و اساس کار پمپ‌های جابجایی مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت مقدار مشخصی از سیال را به دام انداخته و سپس به سمت خروجی هدایت می‌کنند. این پمپ‌ها می‌توانند حجم ثابتی از سیال را در هر سیکل چرخشی و یا کورسی جابجا کنند. برای همین با عنوان پمپ‌های جابجایی مثبت شناخته می‌شوند.
اصل کار این پمپ‌ها بر پایه جابجایی فیزیکی حجم ثابتی از سیال استوار است. بخش متحرک این پمپ‌ها می‌تواند چرخشی مانند چند چرخ دنده و یا یک پروانه باشد. همچنین برخی از آنها را به شکل کورسی با جابجایی پیستون یا دیافراگم طراحی می‌کنند. مهم این است که با هر سیکل حرکت پروانه یا پیستون مقدار مشخصی از سیال جابجا می‌شود. اساس کار این پمپ‌ها به شکل مکش و رانش است. عنصر متحرک پمپ با حرکت، مقداری از سیال را مکش کرده و به دام می‌اندازد. سپس در طول حرکت سیال را با خود جابجا کرده تا در نهایت با فشار بالاتر در سمت خروجی تحویل دهد.
ویژگی‌های پمپ جابجایی مثبت
پمپ‌های جابجایی مثبت برای پمپاژ سیال‌های غلیظ (ویسکوز) عالی هستند. همچنین به راحتی می‌توانند سطح فشاری بسیار بالا را تامین کنند. این پمپ‌ها در مدل‌های گوناگون پروانه‌ای، چرخ دنده‌ای، پیستونی و یا دیافراگمی طراحی می‌شوند. اما در نهایت همگی آنها چند ویژگی برجسته مشترک دارند:
با تغییر هد جریان ثابتی دارند
دبی این پمپ‌ها اصلاً تحت تاثیر مقاومت سیستم و هد نیست. این پمپ‌ها در هر سیکل مانند چرخش پروانه و یا کورس حرکت پیستون حجم ثابتی از سیال را پمپاژ می‌کنند. در نتیجه دبی آنها تقریباً ثابت است و تغییرات فشار در سیستم تاثیر ناچیزی بر مقدار دبی دارد. بنابراین اگر قصد هد بالاتری داشته باشید و لازم است تا فشار بیشتری را تولید کنید، باید پمپ با توان بالاتری را تهیه نمایید.
مناسب برای انواع سیالات با هر مقدار ویسکوزیته
عملکرد پمپ‌های جابجایی مثبت مستقل از چگالی (ویسکوزیته) سیال است. تا جاییکه برای پمپاژ سیالات بسیار چگال مانند عسل، روغن، شکلات، لجن و… کاملاً ایده‌آل هستند. در واقع با افزایش ویسکوزیته سیال حتی مقدار کارایی این پمپ‌ها افزایش پیدا می‌کند.
توانایی خود مکش دارند
پس از راه‌اندازی و با قابلیت خود مکش بدون نیاز به هواگیری سریعاً راه‌اندازی می‌شوند. همچنین در طول استفاده‌های طولانی مدت نیازی به مرحله پیچیده هواگیری ندارند. حتی می‌توانند با وجود خالی بودن لوله، سیال را از عمق زیاد مکش نمایند. بنابراین پمپ‌های ایده‌آل برای مخازن عمیق و یا مکش چاه هستند.
جریان پالسی (تپشی) تولید می‌کنند
اساس طراحی و مکانیزم عملکرد پمپ‌های جابجایی مثبت در به دام انداختن مقدار سیال است. همین سیال به دام افتاده در خروجی با فشار بالاتر تخلیه می‌شود. ولی سیال بعدی پس از پایان سیکل بعدی تحویل داده می‌شود. بنابراین جریان خروجی پمپ‌های جابجایی مثبت در کل پالس دار است. این حالت تپشی در پمپ‌های رفت و برگشتی مانند پیستونی نیز بیشتر است. همین نکته از مهمترین تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت است. تفاوت برجسته‌ای که باعث می‌شود تا در راه‌اندازی پمپ‌های جابجایی مثبت، خصوصاً پیستونی‌ها از دمپر استفاده کنند.
در برابر فشار اضافی آسیب پذیر هستند
در این پمپ‌ها مسدود شدن خروجی پمپ یا همان کات آف (Cut off) یک شرایط کاملاً بحرانی است. این پمپ‌ها بی‌خبر از مسیر مسدود شده و بدون قابلیت چرخش سیال تا حد فروپاشی مکانیکی فشار سیستم را افزایش می‌دهند.
مقایسه پمپ‌های جابجایی مثبت و سانتریفیوژی
حالا که دورنمایی جامع از اصول طراحی و ویژگی‌های کاربردی این پمپ‌ها را بررسی کرده‌ایم، وقت آن است که با نگاه جامع تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت را موشکافی کنیم. هدف از بررسی فرق پمپ سانتریفیوژ و جابجایی مثبت برای درک قابلیت‌های هر کدام و استفاده حرفه‌ای در شرایط مختلف است. مقایسه این دو نوع پمپ به قرار زیر است:
| ویژگی | پمپ‌های سانتریفیوژی | پمپ‌های جابجایی مثبت |
| اصل کار | انتقال انرژی جنبشی (نیروی گریز از مرکز) | جابجایی فیزیکی حجم ثابتی از سیال |
| رابط دبی و هد | جریان متغیر با هد ثابت | جریان ثابت با هد متغیر |
| عملکرد سیستمی | با تغییر مقاومت سیستم، دبی تغییر می‌کند | با تغییر مقاومت سیستم، فشار تغییر می‌کند |
| پمپاژ سیالات ویسکوز | ضعیف | عالی |
| قابلیت خود مکش | ندارد | دارد |
| جریان خروجی | یکنواخت | پالسی (تپشی) |
| رابط دبی با سرعت | افزایش دبی باعث افزایش سرعت می‌شود | افزایش دبی باعث افزایش سرعت می‌شود |
| حفاظت در برابر Cut off | خوب | ضعیف |
| بازدهی | بازدهی عالی در نقطه طراحی | بازدهی عالی در حجم تعریف شده برای پمپ |
| هزینه اولیه و قیمت خرید | ارزان | گران |
توصیه هایی برای انتخاب پمپ سانتریفیوژی یا جابجایی مثبت
بررسی تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت باعث برتری یافتن یکی بر دیگری نیست. بلکه زمینه ساز کارایی حرفه‌ای است. در این صورت و با توجه به فرق پمپ سانتریفیوژ و جابجایی مثبت چند توصیه ما را جدی بگیرید:
- توصیه اول: انتخاب براساس ویسکوزیته سیال
اگر برای پمپاژ سیالات روان با ویسکوزیته پایین مانند آب یا حلال‌ها دست به کار هستید، انتخاب مدل‌های سانتریفیوژ را توصیه می‌کنیم. اما برای پمپاژ سیالات کاملاً ویسکوز بهتر است یکی از پمپ‌های جابجایی مثبت را تهیه کنید.
- توصیه دوم: انتخاب براساس مقدار دبی و فشار مورد نیاز
این توصیه از جمله مهمترین تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت است. اگر در پروژه به دبی بالا با فشار متوسط نیاز دارید، اما دبی سیستم می‌تواند تغییر کند، انتخاب پمپ‌های سانتریفیوژ مناسب است. ولی اگر دبی سیستم باید در هر شرایطی ثابت باقی مانده و حتی تحت فشار بالا تغییر نکند، بهتر است از یک پمپ جابجایی مثبت استفاده کنید.
- توصیه سوم: حساسیت‌های سیال
برخی از سیال‌ها نسبت به برش خوردن و یا هم زدن زیاد شدیداً حساس هستند و بافت آنها خراب می‌شود. سس مایونز، ماست، سیال‌های پلیمری، چسب‌ها و… از این دست سیال‌های حساس به برش هستند. برای پمپاژ این نوع سیال‌ها اصلا از پمپ‌های جابجایی مثبت استفاده نکنید.
جمع‌بندی: به کدام نوع از پمپ‌های سانتریفیوژ یا جابجایی مثبت نیاز دارید؟
تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت آنقدر برجسته است که عملاً زمینه‌های کاربردی آنها را متفاوت می‌کند. عموماً از پمپ‌های سانتریفیوژی برای مصارف عمومی و پمپاژ سیالات با ویسکوزیته کم اما دبی بالا استفاده می‌کنند. انتقال آب، طراحی سیستم‌های آتش نشانی و یا پمپاژ سیال‌ها مانند حلال‌ها در صنایع از این دست موارد کاربردی است. در مقابل پمپ‌های جابجایی مثبت هستند که برای هر نوع سیال غلیظ کارایی عالی دارند و مواقعی که نیاز به دبی ثابت و دقیق دارید، انتخاب بهتری محسوب می‌شوند. برای همین در پمپاژ سیالات روغنی، شکلات‌ها، رنگ‌ها، چسب‌ها و انواع مواد شیمیایی و… استفاده می‌شوند. جهت مشاوره انتخاب پمپ از میان مدل های سانتریفیوژی و یا جابجایی مثبت و دیگر سیستم های صنعتی مانند بلوئر روبوسکی با تیم فنی و مهندسی پارس وکیوم تماس بگیرید.
