ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت و تغییر ارتفاع نظیر مکش (suction lift). پمپ را در سرعت و ظرفیت ثابت راه­اندزی کنید و همراه با آن ارتفاع نطیر مکش را تغییر دهید تا به شرایط رخداد کاویتاسیون برسید. در شکل 7-8 الف- منحنی­های هد، راندمان و توان ورودی در مقایسه با ( ) نمایش داده شده است.

زمانی که مقادیر ( ) بالا نگه داشته شود مقادیر هد، راندمان و توان می­بایست ثابت بماند. با کاهش یافتن مقدار ( ) به نقطه­ای می­رسیم که منحنی­ها از حالت نرمال افت می­کنند که بیانگر یک وضعیت نامطمئن و غیر قابل اتکا است. این وضعیت غیر ایستا غالبا در عملکرد پمپ اختلال ایجاد می­کند. میزان اختلال بستگی به سایز، سرعت مشخصه و خصایص سیال پمپ شونده دارد. انواع متفاوت این شیوه و نتایج حاصلة آن در حالاتی که از ظرفیت­های بالاتر و پایین­تر از نرمال استفاده شده باشد در شکل 7-8 ب-  نشان داده شده است.

شکل7-8الف:عملکرد سیگما در سرعت و ظرفیت و فشار مکش

شکل 7-8ب:ظرفیت سیگما بالاتر و پایین تر

از حد نرمال،فشار مکش متغیر است.

 

شکل 7-8ج:منحنی های کاویتاسیون در حالتی که فشار مکش و سرعت ثابت است.

2- ثابت نگاه داشتن سرعت و ارتفاع نظیر مکش و تغییر ظرفیت. پمپ را در سرعت ثابت و ارتفاع نظیر مکش ثابت راه­اندازی کنید و ظرفیت را تغییر دهید در یک ارتفاع نظیر مکش فرضی، هد پمپاژ بر خلاف و در جهت مخالف ظرفیت حرکت می­کند. مجموع این تستها یک دسته منحنی را حاصل خواهد کرد همانطور که در شکل 7-8 ج – می­بینید.

زمانی که منحنی مرتبط با هر کدام از شرایط مکش افت کند کاویتاسیون رخ خواهد داد. مقدار ( ) در نقاط نزولی منحنی با تقسیم کردن NPSHA بر هد کل H همان نقطه قابل حصول است.

8-4-1 واحدهای سنجش(Measurement units) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

8-4-2 تخلیه(Discharge) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

انتخاب اینکه از کدام روش برای سنجش تخلیه استفاده گردد باید با توافق بین طرفین (خریدار و فروشنده) باشد. برخی شیوه­ها و نظامنامه­های تست اجازه می­دهند و حتی توصیه می­کنند که از روشهای یکسانی برای تستهای فروش و تستهای مدل استفاده شود اما استفاده از آن روشها را در تست میدانی و تست نمایه­ای محدود می­کنند. برخی روشها نسبت به روشهای دیگر با شرایط سایت سازگارترند و در نتیجه مهندسین تست و افراد علاقه­مند قبل از تصمیم­گیری بر سر اینکه از کدام روش استفاده کنند می­بایست به طور کامل با شیوه­های متعدد تست آشنا باشند. رایج ترین شیوه­های سنجش تخلیه روشهایی هستند که از کمیت سنج­ها و دبی سنج­ها استفاده می­کنند.

8-4-3 کمیت سنج­ها(Quantifier) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

اصطلاح مقدار در اینجا به آن دسته از سنجش­گرها اشاره دارد که در آنها سیال از ئرون یک بخش اولیه به صورت مداوم  و ایزوله عبور می­کند و مخزن دارای حجم معینی را پر می­کند. بخش ثانویة کمیت­سنج از یک شمارشگر) (Counter با شماره­های مدرج به منظور ثبت مقدار عبور کننده تشکیل شده است.

8-4-4 وزن سنج­ها(weight tools) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

وزن سنج­ها دو نوع هستند تانکرهای وزن سنج، لوله های واژگون. در لولۀ واژگون تعادل مخزن همین که ظرف پر می­شود با بالا رفتن گرانیگاه ظرف مختل می­گردد. سنجشگرهای دارای تانک وزن کننده از ظرفی که از شاهین یک ترازوی متعادل معلق گشته است استفاده می­کنند. تانک وزن سنج و لولة واژگون کمی توسط دمای مایع تحت تاثیر قرار می­گیرند که مقدار آن در تستهای معمولی چندان قابل توجه نیست.

8-4-5 حجم سنج­ها (Volume tools) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

حجم سنج­ها به جای اندازه­گیری وزن، حجم را اندازه­گیری می­کنند. عموما از سه نوع حجم سنج استفاده می­شود: مخزن حجم سنج، پیستون رفت و برگشتی، پیستون نوسان دار .

اندازه­گیرهای مخزنی نوع ابتدایی اندازه گیرها هستند. همانطور که نام آنها بیان می­کند این نوع حجم سنج ها از یک یا چند مخزن تشکیل گشته است که به طور منظم پر و خالی می­شوند. ارتفاعی پر شدن این مخازن به طور دستی و یا اتوماتیک قابل تنظیم است. در برخی موارد مایع بالا رونده در مخزن شناوری را به عمل وا می­دارد و آن شناور جریان ورودی و خروجی را کنترل می­کند. در سایر موارد مایع بالا رونده سیفونی را به حرکت در می­آورد. گاهی اشتباها برخی از مخزنهای اندازه­گیر به عنوان مخزنهای وزن سنج طبقه بندی شده اند.

سنجشگر هایی که از پیستون­های رفت و برگشتی استفاده می­کنند دارای یک یا چند قطعه هستند که این قطعات حرکت رفت و برگشتی دارند و در یک یا چند محفظة ثابت کار می­کنند. کمیت هر چرخه (دورِ کاری) را می­توان با تغییر طول حرکت یک یا چند عدد از این قطعات تغییر داد. راه دیگر تغییر کمیت، تغییر رابطه و تناسب میان قطعات اولیه و ثانویه است.

اندازه گیرهایی که از پیستون دورانی استفاده می­کنند دارای یک یا چند پره هستند این پره­ها در نقش پیستون و یا بخشهای متحرک عمل می­کنند و سیال را به بخشهای مجزا تقسیم می­کنند. این پره­ها که ممکن است تخت و یا استوانه­ای کل باشند در درون یک محفظة اندازه گیرندة استوانه­ای می­چرخند. محور دوران پره­ها یا با محفظه متقارن است و یا غیر متقارن. پس از چرخش 270 درجه­ای پره­ها در درون محفظه کمیت سیال اندازه­گیری می­شود. در 90 درجة باقیمانده پره­ها به نقطة آغاز حرکت شان برگشت می­کنند تا بتوانند بخش دیگری از سیال را برای اندازه­گیری کمیت آن جدا سازند. برای دستیابی به این منظور ممکن است که از یک روتور و یادندة هرزگرد نیز استفاده شود. این پره­ها می­بایست با دیوارة محفظة اندازه­گیری دارای تماس لغزشی باشند. دوران پره­ها شمارشگر را به کار می­اندازد.

8-4-5 دبی سنج­ها(Flow tools) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

اصطلاح دبی در مورد تمام اندازه­گیرهایی که سیال از درون آنها نه در مقادیر ایزوله، بلکه به صورت مداوم عبور می­کند به کار می­رود. جنبش و حرکت سیال در درون بخش اولیه باعث فعال کردن بخش ثانویه می­گردد. در این نوع اندازه گیرنده­ها، مقدار دبی کمتر تحت تأثیر جرم وحجم است و بیشتر تحت تاثیر برخی خواص دیگر سیال است. این خواص و ویژگیها ممکن است انرژی جنبشی (در اندازه گیرنده­های هد)، حرارت مشخصه ( درحرارت سنج ها) یا نظایر اینها باشد. در این اندازه گیرنده ها بخش ثانویه تغییر در خواص مورد نظر سیال را حس می­کند و معمولا برخی ابزار آلاتی را نیز شامل می­شود که این ابزار آلات نتایج ضروری را به طور اتوماتیک نشان می­دهند به گونه­ای که آزمایش کننده می­تواند میزان دبی را بر روی یک چارت و یا درجه بخواند. در برخی موارد بخش ثانویه تغییرات فشار را در نقطه­ای که می­بایست مقدار دبی و زمان- مقدار دبی محاسبه شود ثبت می­کند ( برای مثال فشار استاتیکی و دیفرانسیل). در برخی موارد دیگر بخش ثانویه نه تنها مقدار دبی را نشان می­دهد بلکه مقدار دبی را با توجه به زمان (دبی- زمان) به صورت یکپارچه در می­آورد و علاوه بر این مقداردبی عبور کرده از درون اندازه گیرنده را نیز ثبت می­کند.

8-4-7-1 اندازه گیرنده های فشار دیفرانسیل(Pressure tools) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

به هنگام استفاده از این اندازه گیرنده ها جریان سیال با عبور از درون بخش اولیه نوعی اختلاف فشار ایجاد می­کند. میزان این اختلاف فشار بستگی به سرعت و چگالی سیال دارد. جریان در خط لوله به شیوه های متنوعی قابل اندازه­گیری است و انتخاب شیوة مناسب در هر مورد بخصوص بستگی به شرایط موجود در محل دارد. اعتبار اندازه گیری جریان در لوله های فشار از طریق ابزارهای اندازه گیری که به درستی انتخاب و نصب شده باشند بسیار بالا است. برخی از این ابزارها عبارتند از: اندازه گیرنده از طریق ونتوری، نازلهای جریان، اندازه گیرنده دارای orifice، لوله های پیتوت.

 8-4-7-2 ونتوری(Ventury) در ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

که در شکل 8-8 دیده می­شود شاید دقیق­ترین و معتبر ترین ابزار اندازه­گیری جریان است که می­تواند در سیستم­های تدارک آب مورد استفاده واقع شود. ونتوری هیچ بخش متحرکی ندارد و باعث اتلاف مقداری از هد می­شود. مبنای کاری اندازه گیرنده های ونتوری بر این اساس است که جریان

شکل 8-8:دیاگرام ونتوری

 در یک سیستم بسته در داخل نواحی­ای که دارای سطح مقطع کمتر هستند( D2 درشکل8-8) سریعتر از نواحی­ای است که سطح مقطع بزرگتری دارند (D1). کل انرژی موجود در جریان شامل هد سرعت و هد فشار است که اساسا این انرژی در نقاط D1 و D2 یکسان است. بنابراین فشار می­بایست در گلو گاهی D2 که سرعت بالاتر است کاهش یابد و بر عکس در نقطة D1 که سرعت پایین­تر است می­بایست فشار بیشتر باشد. این کاهش فشار در ورودی نسبت به گلوگاهی به طور مستقیم با مقدار دبی عبوری از درون اندازه گیرنده در ارتباط است و به این ترتیب این شیوة اندازه گیری برای تعیین مقدار دبی استفاده می­شود.

ضریب تخلیة ونتوری در محدودة میان 935/0 برای قطرها و سرعتهای پایین تا 988/0 برای سرعتها و قطرهای بالا متغیر است. معادلة مرتبط با ونتوری از این قرار است:

]11-8[

]  12-8[

که در اینجا

= مقدار دبی، ft3/s،

= ضریب تخلیة اندازه گیرنده

= مساحت ناحیة گلویی ft2

= شتاب گرانشی ft/s2 17/32

= اختلاف هد مایع در ورودی و گلویی، ft

= نسبت گلویی به قطر لوله

= نرخ دبی gpm

= مساحت بخش گلویی

8-4-7-3 نازلهای جریان (Flowing nuzzles) دردثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت

بر همان  مبنا و اساس ونتوری عمل می­کنند. به طور خلاصه نازل جریان یک اندازه­گیرنده از نوع ونتوری است که ساده­تر شده است و دیفیوزر بلند انتهای آن حذف شده است (شکل 9-8 ).

شکل 9-8:دیاگرام نازل جریان

ورودی بدون اصطکاک آن یک جت مستقیم استوانه­ای را تدارک می­بیند بنابراین ضریب تخلیة آن تقریبا با ونتوری برابر است. در نازلهای جریان میزان بالای آشفتگی بوجود آمده در سمت پایینی نازل باعث اتلاف هد بیشتری در مقایسه با ونتوری می­شود زیرا که در ونتوری دیفیوزر آشفتگی را مهار می­کند. رابطة

که در اینجا:

Q = مقدار دبی، ft3/s

C     = ضریب تخلیة نازل

A2    = مساحت تنگنای نازل، ft2

G     = شتاب گرانشی، ft/s2 17/32

h      = اختلاف هد مایع بین ورودی و تنگنا، ftR = نسبت تنگنا به ورودی، (D2/D1)

= مقدار دبی،  gpm

= مساحت ناحیة گلویی، in2

شکل 10-8: دیاگرام اندازه گیرنده دارای اٌریفیس


دردبی سنج هایی که از یک صفحة دارای سوراخ در مرکز، موسوم به orifice استفاده می کنند این صفحه در درون خط لوله کار گذاشته می شود تا دبی را در روشی مشابه نازل

جریان اندازه گیری کند . فشارسنج بالا دستی معمولا به اندازة یک قطر لوله جلوتر از اُریفیس قرار دارد. فشار جت آب از میزان حداقلی در نقطة موسوم به vena contracta(این ناحیه به افتخار ریاضیدان ایتالیایی توریچلّی عنوان ایتالیایی دارد) که همان کم مقطع ترین نقطة جت آب است تا میزان حداکثری در فاصلة چهار یا پنج برابر قطر لوله پایین دست تر از محل قرار گیری اُریفیس متغیر است. فشارسنج پایین دستی معمولاَ در همان نقطة vena contracta به سیستم متصل می گردد (اتصال میانی در شکل 10-8  ) تا بتوان به بالاترین میزان فشار دیفرانسیل در طول اُریفیس دست یافت.

روابط مرتبط با اُریفیس از این قرار است:

]15-8[

]16-8[

که در اینجا

= مقدار دبی، ft3/s

= ضریب تخلیة اُریفیس

= مساحت اُریفیس ft2

= شتاب گرانشی، ft/s2 17/32

= هد در طول صفحة اُریفیس، ft

= نسبت گلویی به قطر لوله (D2 / D1)

= مقدار دبی، gpm

= مساحت اُریفیس، in2

اساسی ترین مشکل اُریفیس در مقایسه با نازل جریان و ونتوری اتلاف هد بیشتر است. اما از سوی دیگر اُریفیس ها ارزان هستند و قادر به اندازه گیری صحیح جریان می باشند.

باید متذکر گردید که روابط میان مقدار دبی، هد و ابعاد بخش اندازه گیری در ونتوری، نازل جریان و اُریفیس یکسان است به استثنای ضریب تخلیه (دهش) که متغیر است.

در صورتی که امکان استفاده از یکی از روشهایی که پیش از این اشاره شد وجود نداشته باشد غالبا از لولة پیتوت (Pitot tube) استفاده می­شود. ساده ترین شکل لولة پیتوت(شکل 11-8الف) شامل یک لوله دارای خم 90 درجه است که بخشی از این لوله در آب غوطه­ور می­گردد طوری که بخش خم دار در زیر آب باشد و نوک آن در جهت جریان قرار گیرد در این وضعیت لولة پیتوت بواسطة مسافت صعود آب در درون لولة عمودی، سرعت جریان را نشان می­دهد. لولة پیتوت در واقع از اختلاف میان فشار استاتیک و کل در یک نقطه استفاده می­برد.

شکل 11-8الف و ب:انواع لوله پیتوت

ارتفاع صعود ستون آب (h) به سطحی بالاتر از سطح آب که در قالب فوت و یک دهم فوت بیان می­گردد با هد سرعت ، v2/2g ، برابر است. در نتیجه سرعت جریان( v ) در قالب فوت بر ثانیه از طریق این رابطه قابل تعیین است:

در شکل کاملتر لولة پیتوت که با عنوان لولة پیتوت استاتیک شناخته می­شود بخش اندازه­گیری شامل دو قطعة جدا و اساسا هم راستا است؛ یکی از آنها برای بیان کردن مجموع هدهای فشار و سرعت است و دیگری فقط برای بیان هد فشار است (شکل11-8 ب ). عموما برای اندازه­گیری این هدها از مانومتر استفاده می­شود و هد سرعت بواسطة کم کردن هد استاتیک از هد کل به دست می­آید. می­توان به جای استفاده از مانومتر برای اندازه­گیری هد دیفرانسیل از یک مبدل فشار استفاده کرد که در این صورت ثبت سیگنالهای دریافتی از مبدل به صورت عددی یا با استفاده از یک نوسان­نگار امکان ضبط تغییرات هد را فراهم می­آورد.

شکل سادة لولة پیتوت ارزش کاربردی کمی برای اندازه­گیری مقدار دهش در کانالهای رو بازی که جریانهای سرعت پایین در آنها جاری است دارد زیرا در این موارد مسافتی که آب در لولة مانومتر بالا می­رود برای اندازه­گیری مشکل است. در صورتی که برای اندازه­گیری از یک مبدل الکتریکی فشار و برای خوانش اطلاعات از یک ابزار الکترونیکی دقیق استفاده شود این محدودیت رفع شدنی است.

در عوض، در این موارد لولة پیتوت استاتیک در صورتی که از این لوله به همراه یک مانومتر از عمق مکنده  (Suction lift) استفاده شود بسیار کارا است (شکل12-8). در این نوع مانومتر دو انشعاب پایه­ای شکل در بالا بوسیلة یک سه راهی یکی می­شوند این سه راهی، متصل به خطی است که می­تواند خلأ ایجاد کند. پس از اینکه کل هوای موجود در لولة پیتوت تخلیه گشت آب از درون لولة پیتوت به سمت مانومتر تا ارتفاع مطلوبی  بالا می­آید که خواندن عدد آن به راحتی امکان پذیر باشد. سپس شیر مجرابند یا کلمپ در خط خلا بسته

می­شود. خلأ موقتی به طور برابر بر روی هر دو پایة انشعاب اعمال می­شود و در نتیجه هد دیفرانسیل تغییر

نمی­کند.سپس هد سرعت ( h ) از اختلاف میان هد کل خوانده شده و هد استاتیک خوانده شده حاصل


می­گردد. در صورتی که بخواهیم می­توان از یک مبدل الکتریکی فشار نیز استفاده کرد.

شکل 12-8:استفاده از لوله پیتوت به همراه مانومتر

 لوله­های پیتوت می­توانند در اندازه­گیری سرعتهای بالا در کانالها مورد استفاده قرارگیرند علاوه بر این می­توان  توسط آنها دهش را در رأس مجراهای شیب دار و به پایین ریزنده و یا سایر مواردی که آب به سرعت جریان می­یابد و هدهای سرعت بسیار بالا هستند اندازه گیری کرد. باید توجه داشت که در سرعتهای پایین مقدار(h) بسیار کوچک است در این موارد مقدار خطای هد لولة پیتوت- در مقایسه با مواردی که سرعت بالاتر است و میزان خطا نیز برابر است- باعث پدید آمدن اشتباهات بیشتری در محاسبة دهش می­گردد.

ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت ” ثابت نگاه داشتن سرعت و ظرفیت “