فهم حسابات مضخة الملاط: معلومات مفصلة

فهم سعة المضخة

تُصنف المضخات إلى ثلاثة أنواع: ترددية، وغشائية، وطاردة مركزية. ونظرًا لمتانتها وأدائها المتميز، تُستخدم مضخات الطرد المركزي في العديد من أنظمة الملاط. مضخة الطرد المركزي يحرك الملاط عبر النظام عن طريق تدوير المكره.

هناك معياران رئيسيان يحددان سعة المضخة: ضغط الرأس ومعدل التدفق. يزود المصنعون كل مضخة بمنحنى مضخة يرسم العلاقة بين الضغط ومعدل التدفق. يحدد هذا المنحنى مدى ملاءمة المضخة لتطبيقنا.

كلما كان التطبيق أكثر تعقيدًا، زادت أهمية الاستعانة بخبرة في تحديد خصائص تصميم المضخة المطلوبة. ومع ذلك، يمكن اتخاذ بعض الخطوات الأساسية في أي حالة. اقرأ أدناه لفهم حسابات مضخات التدفق والطين.

اختيار مضخة الملاط: ما الذي يجب عليك مراعاته؟

 احسب معدل التدفق

يجب أولاً حساب معدل التدفق قبل تحديد حجم المضخة واختيارها. في البيئات الصناعية، يُحدد معدل التدفق عادةً بناءً على مرحلة الإنتاج في المصنع. قد يكون الأمر بسيطًا كحساب 100 جالون في الدقيقة (6.3 لتر/ثانية) المطلوبة لملء خزان مناسب، أو قد يتأثر الحجم الإجمالي ببعض الإجراءات التي يجب دراستها بدقة.

حساب الرأس الثابت

يجب مراقبة الارتفاع بين مستوى السائل في خزان التفريغ وارتفاع نهاية أنبوب التدفق الخارجي، أو الارتفاع بين مستوى السائل في خزان التشتت وارتفاع نهاية أنبوب الصرف.

احسب رأس الاحتكاك

تُحدد سرعة السائل وحجم الأنبوب وطوله ضغط الضغط. ويُعد ضغط الاحتكاك أساسيًا لأنه يخدم الأنبوب الرئيسي.

تحديد أو حساب إجمالي الرأس

تنتج قوة الضغط من معدل التدفق (الذي يمكن أن يكون موجبًا أو سالبًا) ورأس الواجهة.

اختيار المضخة

يعتمد اختيار المضخة على متطلبات الرأس الإجمالي والتدفق وملاءمة التطبيق.

تحديد مضخة الملاط وحساباتها

عند حساب مضخة الملاط، لا بد من حساب مقاييس العملية.

حجم الجسيمات وتوزيعها

حجم الجسيمات d50 (d85) هو نسبة الشظايا في الملاط بحجم معين أو أصغر.

تُحسب القيمة بنخل المواد الصلبة عبر مناخل شبكية مختلفة وقياس كل جزء. ثم يُمكن قراءة نسبة الجسيمات ذات الأحجام المختلفة برسم منحنى غربال. على سبيل المثال، d85 = 3 مم، يشير إلى أن 85% من الجسيمات يبلغ قطرها 3 مم أو أقل.

جزء كتلة الجسيمات الصغيرة

نسبة الجسيمات أقل من 75 مترًا مكعبًا. يجب تحديد نسبة الجسيمات الصغيرة في الملاط. يمكن للجسيمات التي يقل قطرها عن 75 مترًا مكعبًا أن تساعد في تحريك الجسيمات الأكبر حجمًا. إذا اقتربت نسبة الجسيمات التي يقل قطرها عن 75 مترًا مكعبًا من 50%، فإن طبيعة الملاط تتحول إلى عدم ترسيب.

تركيز المواد الصلبة

يمكن التعبير عن تركيز الجسيمات في الملاط كنسبة مئوية للحجم، Cv، أو نسبة مئوية للوزن، Cm.

ما هي الكثافة / الثقل النوعي؟

المواد الصلبة

الكثافة النوعية للمادة الصلبة هي كثافتها. تُحسب هذه القيمة (SGs) بقسمة كثافة المادة الصلبة على كثافة الماء.

ماء

تبلغ كثافة الماء 1000 كجم/م3. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، تبلغ كثافة الماء 1. يختلف السعر قليلاً حسب درجة الحرارة.

ملاط

يمكن استخدام الرسم البياني لتحديد الجاذبية النوعية للمادة الصلبة.

شكل الجسيم

شكل الحبيبات مهم لسلوك ضخ الملاط، وكذلك لتآكل هيكل المضخة وخطوط الأنابيب. يُظهر عامل الشكل انحراف جزيئات الملاط عن شكلها الكروي المثالي. من الضروري معرفة هذه التفاصيل.

خصائص الملاط

يتم تصنيف المواد الملاطية على أنها إما مستقرة أو غير مستقرة.

ملاط غير قابل للترسيب

خليط لا ينهار محتواه إلى القاع، بل يبقى في البيئة لفترة طويلة. يتميز هذا الخليط غير المستقر بسلوك لزج متجانس، إلا أن خصائصه لا تتبع قوانين نيوتن.

حجم الجسيمات: أقل من 60-100 م.

الخليط المتجانس هو ما يشكل عجينة غير قابلة للترسيب.

خليط متجانس

خليط من المواد الصلبة والسائلة حيث يتم توزيع المواد الصلبة بالتساوي.

ملاط الترسيب

هذا النوع من الملاط يجف بسرعة أثناء المعالجة، ولكن يمكن أن يبقى معلقًا بسبب تطايره. قطر الجسيمات: أكثر من 100 متر.

الملاط المتجه للترسيب هو خليط شبه متجانس أو غير متجانس يمكن تقسيمه إلى طبقات بشكل كامل أو جزئي.

خليط شبه متجانس

خليط تكون فيه جميع الجزيئات معلقة، ولكن التراكم يكون أعلى في القاع.

خليط غير متجانس

مزيج صلب وسائل لا تتوزع فيه الجزيئات بالتساوي وتميل إلى التراكم بشكل أكبر في قاع الأنبوب أو وعاء الاحتواء (مقارنة بالطين المترسب).

تعريفات السوائل

باستثناء الكثافة، فإن لزوجة السائل تحدد خصائصه.

بمجرد الضغط على سائل، سيتشوه إلى أجل غير مسمى. يُقال إنه يتدفق. عندما يتدفق سائل، يُقابله احتكاك داخلي ناتج عن ترابط الجزيئات. هذا الاحتكاك الداخلي هو سمة من سمات السائل تُعرف باللزوجة.

تنخفض لزوجة السوائل بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة.

السوائل النيوتونية

إجهاد القص في السوائل النيوتونية خطي ويرتبط بتدرج السرعة أو معدل القص. الماء ومعظم السوائل نيوتنية.

السوائل ذات الخصائص غير النيوتونية

بعض السوائل، مثل الملاط المائي الذي يحتوي على جزيئات دقيقة، لا تتبع العلاقة المباشرة بين إجهاد القص ومعدل القص. وتُعرف أيضًا بالسوائل غير النيوتونية.

تمتلك بعض السوائل غير النيوتونية سمة غير عادية تتمثل في رفض التدفق ما لم يتم تطبيق إجهاد قص أدنى محدد.

أداء المضخة

تختلف فعالية مضخة الطرد المركزي لضخ الملاط عن ضرورة ضخ مضخة الطرد المركزي اعتمادًا على محتوى الملاط السائل/الصلب

يُحدَّد هذا الاختلاف بخصائص الملاط (حجم الجسيمات، والكثافة، والشكل، كما وُصف سابقًا) في الفصل السابق. وتُعدُّ القدرة (P)، والضغط (H)، والكفاءة () العوامل المتأثرة. توضح الرسوم البيانية التالية الاختلافات بين الملاط والماء.

الطاقة ورؤوس السوائل المتدفقة

في حالة توازن مستقر، يجد الماء والسوائل الأخرى توازنها. يُبشر وجود الماء في مبنى مرتفع على تلة بفرصة واعدة. فهو قادر على بذل شغل، أو بعبارة أخرى، يمتلك طاقة. في الطريق إلى الأسفل، تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية، تُستخدم لبذل شغل فعلي، مثل تشغيل مجموعة توربينات ومولدات أو محرك.

أبحر بزورق أو طاحونة مائية في النهر. بمعنى آخر، كما في حالة الشلال، قد تُهدر كل هذه الطاقة.

تخزن السدود المياه لأسباب مختلفة، بما في ذلك توليد الطاقة الكهرومائية والكهربائية.

توليد الطاقة، في مشاريع الري، وزراعة المحاصيل، وفي أنظمة توزيع المياه البلدية، كأحد

المياه هي المكونات الأساسية للحياة، فضلاً عن مخططات التخفيف من فيضانات الأنهار، ويجب استخدامها فقط في مخططات الطاقة الكهرومائية.

يجب أن تبقى على ارتفاعات عالية، حيث يوجد قدر كبير من الطاقة الكامنة القابلة للتحويل، ودوران المياه والري

تُستخدم المضخات في الأنظمة لنقل الطاقة الحركية إلى الماء بحيث يمكن توزيعها عبر الأنابيب و/أو رفعها إلى أرض أعلى.

يتدفق السائل دائمًا من أعلى نقطة طاقة إلى أدنى نقطة طاقة. الطاقة هي القدرة على أداء الشغل.

تصميم النظام

رأس ثابت

الضغط الساكن هو الفجوة الجانبية في الجودة بين سطح مصدر الملاط ونقطة التفريغ.

الخسائر الناجمة عن الاحتكاك

يحدث الاحتكاك عند تدفق السائل عبر خط التفريغ والصمامات. عند ضخ الملاط، تختلف أضرار الاحتكاك التي تلحق بانحناءات قطر الأنابيب والصمامات عن خسائر ضخ المياه الثقيلة القياسية.

رأس التفريغ الكلي

يتم استخدام هذه القيمة في تقديرات المضخة وتتكون من الرأس الثابت بالإضافة إلى خسائر الاحتكاك الناجمة عن الأنابيب والصمامات، والتي يتم تحويلها جميعًا إلى عدادات من المياه.

السرعة الحرجة

بشكل عام، يجب الحفاظ على سرعة التدفق في الأنابيب فوق حد معين. تزداد خسائر الاحتكاك مع زيادة سرعة التدفق، مما قد يؤدي أيضًا إلى زيادة تآكل نظام الأنابيب. كما أن انخفاض معدلات التدفق يُسبب ترسبًا في الأنابيب، وبالتالي خسائر كبيرة.

أبعاد المضخة

• منحنى مضخة المياه
• منحنى الملاط المخفض
• نقطة واجب الملاط هي النقطة التي يتقاطع فيها منحنى نظام المضخة ومنحنى الأداء.

عوامل أخرى ينبغي مراعاتها

عند استخدام المضخات، يجب أن يتجاوز ضغط مدخلها ضغط بخار السائل داخلها. ويجب ألا يقل ضغط المدخل المطلوب للمضخة (NPSH req) عن القيمة المتاحة في نظام المضخة (NPSH).

وتتأثر القيمة المتاحة بضغط الهواء المحيط (الارتفاع فوق مستوى سطح البحر)، وضغط بخار السائل، وكثافة الملاط، ومستوى الحوض.

على سبيل المثال، ضخّ سائل مائي على ارتفاع 1000 متر فوق مستوى سطح البحر. درجة حرارة السائل 40 درجة مئوية، ومستوى السائل مترين فوق مدخل المضخة.

صيغة:

NPSHa = ضغط الهواء – ضغط البخار + مستوى مدخل الحوض.

NPSHa = 9,2 – 0,4 + 2 = 10,8

إذا كانت لديك أسئلة حول مضخة الملاط، يمكنك اتصل بنا في أي وقت لإجراء معاملات أسرع، وسوف يقوم مهندسونا الكبار بالرد عليك في أي وقت.