अपकेन्द्री पम्प

अपकेन्द्री पम्पों का उपयोग द्रव प्रवाह की हाइड्रोडायनामिक ऊर्जा में घूर्णी गतिज ऊर्जा के रूपांतरण द्वारा तरल पदार्थ के परिवहन के लिए किया जाता है। घूर्णी ऊर्जा सामान्यतः इंजन या इलेक्ट्रिक मोटर से आती है। वे डायनेमिक एक्सिसिमेट्रिक वर्क-एब्जॉर्बिंग टर्बोमशीनरी की उप-श्रेणी हैं। तरल पंप प्ररित करनेवाला के साथ या घूर्णन अक्ष के पास प्रवेश करता है और प्ररित करनेवाला द्वारा त्वरित किया जाता है, रेडियल रूप से बाहर की ओर विसारक या विलेय कक्ष (आवरण) में बहता है, जिससे यह बाहर निकलता है।

सामान्य उपयोगों में पानी, सीवेज, कृषि, पेट्रोलियम और पेट्रोकेमिकल पंपिंग सम्मिलित हैं। अपकेन्द्री पंपों को प्रायः उनकी उच्च प्रवाह दर क्षमताओं, अपघर्षक समाधान संगतता, मिश्रण क्षमता और अपेक्षाकृत सरल इंजीनियरिंग के लिए चुना जाता है। एक एयर-हैंडलिंग यूनिट या वैक्यूम क्लीनर को लागू करने के लिए अपकेन्द्री पंखे का उपयोग किया जाता है। अपकेन्द्री पम्प का उल्टा कार्य जल टरबाइन है जो पानी के दबाव की संभावित ऊर्जा को यांत्रिक घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

300 पीएक्स

हाइड्रोनिक हीटिंग सिस्टम के भीतर गर्म पानी को प्रसारित करने के लिए अपकेन्द्री पंपों की एक जोड़ी

इतिहास

रेती के अनुसार, पहली मशीन जिसे अपकेन्द्री पम्प के रूप में चित्रित किया जा सकता था, वह मिट्टी उठाने वाली मशीन थी, जो 1475 की प्रारम्भ में इतालवी पुनर्जागरण इंजीनियर फ्रांसेस्को डि जियोर्जियो मार्टिनी द्वारा एक ग्रंथ में दिखाई दी थी। 17 वीं शताब्दी के अंत तक सही अपकेन्द्री पंप विकसित नहीं हुए थे, जब डेनिस पापिन ने सीधे वैन का उपयोग करके बनाया था। घुमावदार फलक 1851 में ब्रिटिश आविष्कारक जॉन एपोल्ड द्वारा प्रस्तुत किया गया था।

यह कैसे काम करता है

अपकेन्द्री पम्प का कटा हुआ दृश्य

अधिकांश पंपों की तरह, अपकेन्द्री पंप घूर्णनशील ऊर्जा को, प्रायः मोटर से, गतिमान द्रव में ऊर्जा में परिवर्तित करता है। ऊर्जा का एक भाग तरल पदार्थ की गतिज ऊर्जा में जाता है। द्रव आवरण की आंख के माध्यम से अक्षीय रूप से प्रवेश करता है, प्ररित करनेवाला ब्लेड में पकड़ा जाता है, और आवरण के विसारक भाग में प्ररित करनेवाला के सभी परिधि भागों के माध्यम से छोड़ने तक स्पर्शरेखा और रेडियल रूप से बाहर की ओर चक्कर लगाता है। प्ररित करनेवाला के माध्यम से गुजरते समय तरल पदार्थ वेग और दबाव दोनों प्राप्त करता है। डोनट के आकार का विसारक, या स्क्रॉल, आवरण का एक भाग प्रवाह को कम करता है और दबाव को और बढ़ाता है।

यूलर द्वारा विवरण

यांत्रिकी के न्यूटन के दूसरे नियम का परिणाम कोणीय संवेग (या "संवेग का क्षण") का संरक्षण है जो सभी टर्बोमाचिनों के लिए मूलभूत महत्व का है। तदनुसार, कोणीय गति में परिवर्तन बाहरी क्षणों के योग के बराबर है। कोणीय गति ρ×Q×r×cu इनलेट और आउटलेट पर, बाहरी टोक़ M और कतरनी तनाव के कारण घर्षण क्षण Mτ एक प्ररित करनेवाला या एक विसारक पर कार्य कर रहे हैं।

चूंकि गोलाकार सतहों पर परिधि दिशा में कोई दबाव बल नहीं बनता है, इसलिए समीकरण को लिखना संभव है। (1.10) जैसा:

$\rho Q(c_{2}u.r_{2}-c_{1}u.r_{1})=M+M_{\tau }$ (1.13)

यूलर का पंप समीकरण

समीकरण (1.13) के आधार पर यूलर ने प्ररित करनेवाला द्वारा बनाए गए सिर के दबाव समीकरण को विकसित किया, चित्र 2.2 देखें

$Yth.g=H_{t}=c_{2}u.u_{2}-c_{1}u.u_{1}$ (1)

$Yth=1/2(u_{2}^{2}-u_{1}^{2}+w_{1}^{2}-w_{2}^{2}+c_{2}^{2}-c_{1}^{2})$ (2)

समीकरण (2) 4 अग्र तत्व संख्या कॉल स्थिर दबाव का योग, अंतिम 2 तत्व संख्या कॉल वेग दबाव का योग चित्र 2.2 और विस्तार समीकरण पर ध्यान से देखें।

H_t सिद्धांत हेड प्रेशर; g = 9.78 और 9.82 m/s2 के बीच अक्षांश पर निर्भर करता है, ठीक 9.80665 एम/एस2 बैरीसेंटर गुरुत्वीय त्वरण का पारंपरिक मानक मान

u₂=r₂.ω परिधीय परिधीय वेग वेक्टर

u₁=r₁.ω इनलेट परिधीय वेग वेक्टर

ω=2π.n कोणीय वेग

w₁ इनलेट सापेक्ष वेग वेक्टर

w₂ आउटलेट सापेक्ष वेग वेक्टर

c₁ इनलेट निरपेक्ष वेग वेक्टर

c₂ आउटलेट निरपेक्ष वेग वेक्टर

वेग त्रिभुज

वेग वेक्टर यू, सी, डब्ल्यू द्वारा निर्मित रंग त्रिकोण, वेग त्रिकोण कहा जाता है। यह नियम Eq.(1) को Eq.(2) बनने में विस्तृत रूप से सहायक था और व्यापक रूप से समझाया कि पंप कैसे काम करता है।

चित्र 2.3 (ए) आगे घुमावदार वैन प्ररित करनेवाला के त्रिकोण वेग को दर्शाता है; चित्र 2.3 (बी) रेडियल स्ट्रेट वेन्स इम्पेलर के त्रिकोण वेग को दर्शाता है। यह प्रवाह में जोड़ी गई ऊर्जा को स्पष्ट रूप से दिखाता है (वेक्टर c में दिखाया गया है) प्रवाह दर Q पर व्युत्क्रम परिवर्तन (वेक्टर c_m में दिखाया गया है)).

दक्षता कारक

$\eta ={\frac {\rho .gQH}{P_{m}}}$,

जहाँ पर

$P_{m}$ आवश्यक यांत्रिकी इनपुट शक्ति है (डब्ल्यू)

$\rho$ द्रव घनत्व है (किग्रा/एम³)

$g$ गुरुत्वाकर्षण का मानक त्वरण है (9.80665 मी/से²)

$H$ प्रवाह में जोड़ा गया ऊर्जा प्रमुख है (एम)

$Q$ प्रवाह दर है (एम³/से)

$\eta$ दशमलव के रूप में पंप संयंत्र की दक्षता है

पंप द्वारा जोड़ा गया सिर ($H$) स्थैतिक लिफ्ट का योग है, घर्षण के कारण सिर का नुकसान और वाल्व या पाइप मोड़ के कारण कोई भी नुकसान तरल पदार्थ के मीटर में व्यक्त किया गया है। शक्ति को सामान्यतः किलोवाट के रूप में व्यक्त किया जाता है (10³ W, kW) या अश्वशक्ति। पंप दक्षता के लिए मूल्य, $\eta _{pump}$, पंप के लिए या पंप और मोटर प्रणाली की संयुक्त दक्षता के रूप में कहा जा सकता है।

कार्यक्षेत्र अपकेन्द्री पंप

लंबवत अपकेन्द्री पंपों को कैंटिलीवर पंप भी कहा जाता है। वे अद्वितीय शाफ्ट और बियरिंग सपोर्ट कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं जो वॉल्यूट को सम्प में लटकने की अनुमति देता है जबकि बियरिंग्स सम्प के बाहर हैं। पंप की यह शैली शाफ्ट को सील करने के लिए कोई स्टफिंग बॉक्स का उपयोग नहीं करती है बल्कि इसके बजाय थ्रॉटल बुशिंग का उपयोग करती है। पंप की इस शैली के लिए सामान्य अनुप्रयोग भागों के वॉशर में है।

झाग पंप

खनिज उद्योग में, या तेल और मिट्टी के निष्कर्षण में, समृद्ध खनिजों या बिटुमेन को रेत और मिट्टी से अलग करने के लिए झाग उत्पन्न होता है। झाग में हवा होती है जो पारंपरिक पंपों को अवरुद्ध करती है और प्राइम की हानि का कारण बनती है। इतिहास के दौरान, उद्योग ने इस समस्या से निपटने के लिए अलग-अलग तरीके विकसित किए हैं। लुगदी और कागज उद्योग में इम्पेलर में छेद किए जाते हैं। हवा प्ररित करनेवाला के पीछे भाग जाती है और एक विशेष एक्सपेलर हवा को वापस सक्शन टैंक में छोड़ देता है। प्ररित करनेवाला में प्राथमिक वैन के बीच विशेष छोटे वैन भी हो सकते हैं जिन्हें स्प्लिट वैन या सेकेंडरी वैन कहा जाता है। कुछ पंपों में बड़े नेत्र, इंड्यूसर या पंप डिस्चार्ज से बुलबुले को तोड़ने के लिए सक्शन के लिए दबाव वाले झाग का पुनरावर्तन हो सकता है।

मल्टीस्टेज अपकेन्द्री पंप

मल्टीस्टेज अपकेन्द्री पंप

अपकेन्द्री पंप जिसमें दो या दो से अधिक प्ररित करने वाले होते हैं, बहुस्तरीय अपकेन्द्री पंप कहलाते हैं। इम्पेलर्स को ही शाफ्ट या अलग-अलग शाफ्ट पर लगाया जा सकता है। प्रत्येक चरण में, बाहरी व्यास पर निर्वहन के लिए अपना रास्ता बनाने से पहले तरल पदार्थ को केंद्र में निर्देशित किया जाता है।

आउटलेट पर उच्च दबाव के लिए, प्ररित करने वालों को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। उच्च प्रवाह उत्पादन के लिए, प्ररित करने वालों को समानांतर में जोड़ा जा सकता है।

मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंप का एक सामान्य अनुप्रयोग बॉयलर फीडवाटर पंप है। उदाहरण के लिए, 350 मेगावाट की इकाई को समानांतर में दो फीडपंपों की आवश्यकता होगी। प्रत्येक फीडपंप मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंप है जो 21 एमपीए पर 150 लीटर/सेकेंड का उत्पादन करता है।

द्रव में स्थानांतरित सभी ऊर्जा प्ररित करनेवाला को चलाने वाली यांत्रिक ऊर्जा से प्राप्त होती है। इसे आइसेंट्रोपिक संपीड़न पर मापा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप मामूली तापमान वृद्धि (दबाव में वृद्धि के अतिरिक्त) होती है।

ऊर्जा उपयोग

पम्पिंग संस्थापन में ऊर्जा का उपयोग आवश्यक प्रवाह, उठाई गई ऊँचाई और पाइपलाइन की लंबाई और डार्सी घर्षण कारक सूत्रों द्वारा निर्धारित किया जाता है। पंप चलाने के लिए आवश्यक शक्ति ($P_{i}$), एसआई इकाइयों का उपयोग करके परिभाषित किया गया है:

File:Centrifugal Pump-mod.jpg

सिंगल-स्टेज रेडियल-फ्लो सेंट्रीफ्यूगल पंप

:$P_{i}={\cfrac {\rho \ g\ H\ Q}{\eta }}$

जहाँ:

$P_{i}$ आवश्यक इनपुट शक्ति है (डब्ल्यू)

$\rho$ द्रव घनत्व है (किग्रा/एम³)

$g$ गुरुत्वाकर्षण का मानक त्वरण है (9.80665 मी/से²)

$H$ प्रवाह में जोड़ा गया ऊर्जा प्रमुख है (एम)

$Q$ प्रवाह दर है (एम³/से)

$\eta$ दशमलव के रूप में पंप संयंत्र की दक्षता है

पंप द्वारा जोड़ा गया सिर ($H$) स्थैतिक लिफ्ट का योग है, घर्षण के कारण सिर का नुकसान और वाल्व या पाइप मोड़ के कारण कोई भी नुकसान तरल पदार्थ के मीटर में व्यक्त किया गया है। शक्ति को सामान्यतः किलोवाट के रूप में व्यक्त किया जाता है (10³ W, kW) या अश्वशक्ति (hp = kW/0.746)। पंप दक्षता के लिए मूल्य, $\eta _{pump}$, पंप के लिए या पंप और मोटर प्रणाली की संयुक्त दक्षता के रूप में कहा जा सकता है।

पंप के संचालन की लंबाई से बिजली की आवश्यकता को गुणा करके ऊर्जा का उपयोग निर्धारित किया जाता है।

अपकेन्द्री पंपों की समस्याएं

अपकेन्द्री पम्पों में ये कुछ कठिनाइयाँ हैं:

• कैविटेशन- चयनित पंप के लिए सिस्टम का शुद्ध सकारात्मक सक्शन हेड (एनपीएसएच) बहुत कम है
• प्ररित करनेवाला का घिसाव—निलंबित ठोस या गुहिकायन से खराब हो सकता है
• द्रव गुणों के कारण पंप के अंदर जंग
• कम प्रवाह के कारण ज़्यादा गरम होना
• घूर्णन शाफ्ट के साथ रिसाव।
• प्राइमिंग—अपकेन्द्री पम्पों को संचालित करने के लिए भरा जाना चाहिए (पंप किए जाने वाले द्रव के साथ)
• कंप्रेसर स्टाल
• चिपचिपे तरल पदार्थ दक्षता को कम कर सकते हैं
• अन्य पंप प्रकार उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकते हैं
• बड़े ठोस पदार्थ या मलबा पंप को रोक सकता है

पाई चार्ट दिखा रहा है कि पंपों को क्या नुकसान होता है।

ठोस नियंत्रण के लिए अपकेन्द्री पंप

ऑइलफ़ील्ड ठोस नियंत्रण प्रणाली को मिट्टी के टैंकों पर या उसमें बैठने के लिए कई अपकेन्द्री पंपों की आवश्यकता होती है। उपयोग किए जाने वाले अपकेन्द्री पंपों के प्रकार रेत पंप, सबमर्सिबल स्लरी पंप, कतरनी पंप और चार्जिंग पंप हैं। उन्हें उनके विभिन्न कार्यों के लिए परिभाषित किया गया है, लेकिन उनका कार्य सिद्धांत समान है।

चुंबकीय रूप से युग्मित पंप

Main article: चुंबकीय युग्मन

चुंबकीय रूप से युग्मित पंप, या चुंबकीय ड्राइव पंप, पारंपरिक पंपिंग शैली से भिन्न होते हैं, क्योंकि मोटर सीधे यांत्रिक शाफ्ट के बजाय चुंबकीय माध्यम से पंप से जुड़ा होता है। पंप ड्राइव चुंबक के माध्यम से काम करता है, पंप रोटर को 'ड्राइविंग' करता है, जो चुंबकीय रूप से मोटर द्वारा संचालित प्राथमिक शाफ्ट से जुड़ा होता है। वे प्रायः उपयोग किए जाते हैं जहां पंप किए गए तरल पदार्थ का रिसाव एक बड़ा जोखिम होता है (उदाहरण के लिए, रासायनिक या परमाणु उद्योग में आक्रामक तरल पदार्थ, या बिजली के झटके - बगीचे के फव्वारे)। मोटर शाफ्ट और प्ररित करनेवाला के बीच उनका कोई सीधा संबंध नहीं है, इसलिए कोई स्टफिंग बॉक्स या स्टफिंग बॉक्स # ग्लैंड की जरूरत नहीं है। जब तक केसिंग टूट न जाए, तब तक लीकेज का कोई खतरा नहीं है। चूंकि पंप शाफ्ट पंप के आवास (इंजीनियरिंग) के बाहर बीयरिंगों द्वारा समर्थित नहीं है, पंप के अंदर समर्थन झाड़ियों द्वारा प्रदान किया जाता है। एक चुंबकीय ड्राइव पंप का पंप आकार कुछ वाट बिजली से विशाल 1 मेगावाट तक जा सकता है।

प्राइमिंग

पंप को तरल से भरने की प्रक्रिया को प्राइमिंग कहा जाता है। सभी अपकेन्द्री पंपों को तरल आवरण में प्राइम में तरल की आवश्यकता होती है। यदि पंप आवरण वाष्प या गैसों से भर जाता है, तो पंप प्ररित करनेवाला गैस-बद्ध हो जाता है और पंप करने में असमर्थ हो जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक अपकेन्द्री पंप प्राथमिक रहता है और गैस-बाध्य नहीं बनता है, अधिकांश अपकेन्द्री पंप उस स्रोत के स्तर से नीचे स्थित होते हैं जिससे पंप को चूषण लेना होता है। सक्शन लाइन में रखे दूसरे पंप द्वारा आपूर्ति किए गए दबाव में पंप सक्शन को तरल की आपूर्ति करके समान प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।

सेल्फ-प्राइमिंग अपकेन्द्री पम्प

सामान्य परिस्थितियों में, सामान्य अपकेन्द्री पंप एक इनलेट लाइन से हवा को खाली करने में असमर्थ होते हैं जो एक द्रव स्तर तक ले जाती है, जिसकी भौगोलिक ऊंचाई पंप से कम होती है। स्व-भड़काना पंपों को बिना किसी बाहरी सहायक उपकरण के पंप सक्शन लाइन से हवा (वेंटिंग देखें) को निकालने में सक्षम होना चाहिए।

आंतरिक चूषण चरण वाले अपकेन्द्री पंप जैसे जल-जेट पंप या साइड-चैनल पंप को भी स्व-प्राइमिंग पंप के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। सेल्फ-प्राइमिंग सेंट्रीफ्यूगल (अपकेन्द्री) पंप का आविष्कार 1935 में हुआ था। 1938 में अमेरिकन मार्श सेल्फ-प्राइमिंग सेंट्रीफ्यूगल पंप की मार्केटिंग करने वाली पहली कंपनियों में से एक थी। [उद्धरण वांछित]

अपकेन्द्री पंप जो आंतरिक या बाहरी स्व-भड़काना चरण के साथ डिज़ाइन नहीं किए गए हैं, केवल तरल पदार्थ को पंप करने के बाद ही पंप प्रारम्भ कर सकते हैं। मजबूत लेकिन धीमे, उनके इम्पेलर्स को तरल को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो हवा की तुलना में कहीं अधिक सघन है, जिससे हवा मौजूद होने पर वे संचालित करने में असमर्थ हो जाते हैं। इसके अलावा, किसी भी साइफन क्रिया को रोकने के लिए एक सक्शन-साइड स्विंग वाल्व जांचें या एक वेंट वाल्व लगाया जाना चाहिए और यह सुनिश्चित करना चाहिए कि पंप बंद होने पर तरल पदार्थ आवरण में रहता है। पृथक्करण कक्ष के साथ सेल्फ-प्राइमिंग अपकेन्द्री पंपों में द्रव को पंप किया जाता है और प्ररित करनेवाला क्रिया द्वारा प्रवेशित हवा के बुलबुले को पृथक्करण कक्ष में पंप किया जाता है।

पंप डिस्चार्ज नोजल के माध्यम से हवा निकलती है जबकि द्रव वापस नीचे गिरता है और एक बार प्ररित करनेवाला द्वारा प्रवेश किया जाता है। इस प्रकार सक्शन लाइन को लगातार खाली किया जाता है। ऐसी स्व-प्राइमिंग सुविधा के लिए आवश्यक डिज़ाइन का पंप दक्षता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, अलग करने वाले कक्ष के आयाम अपेक्षाकृत बड़े हैं। इन कारणों से यह समाधान केवल छोटे पंपों के लिए अपनाया जाता है, उदा उद्यान पंप अधिक बार उपयोग किए जाने वाले स्व-भड़काने वाले पंप साइड-चैनल और वॉटर-रिंग पंप हैं।

अन्य प्रकार का स्व-भड़काना पंप अपकेन्द्री पंप है जिसमें दो आवरण कक्ष और खुला प्ररित करनेवाला होता है। इस डिज़ाइन का उपयोग न केवल इसकी स्व-प्राइमिंग क्षमताओं के लिए किया जाता है, बल्कि प्रक्रिया इंजीनियरिंग में थोड़े समय के लिए दो चरण के मिश्रण (वायु/गैस और तरल) को पंप करते समय या प्रदूषित तरल पदार्थों को संभालने के दौरान, उदाहरण के लिए, जब निर्माण से पानी की निकासी होती है, तो इसके प्रभाव को कम करने के लिए भी उपयोग किया जाता है। गड्ढे। यह पंप प्रकार एक पैर वाल्व के बिना और चूषण पक्ष पर एक निकासी उपकरण के बिना संचालित होता है। चालू होने से पहले पंप को द्रव के साथ प्राइम किया जाना चाहिए। दो चरण के मिश्रण को तब तक पंप किया जाता है जब तक कि सक्शन लाइन को खाली नहीं कर दिया जाता है और वायुमंडलीय दबाव द्वारा द्रव स्तर को फ्रंट सक्शन सेवन कक्ष में धकेल दिया जाता है। सामान्य पंपिंग ऑपरेशन के दौरान यह पंप सामान्य सेंट्रीफ्यूगल पंप की तरह काम करता है।

यह भी देखें

• अपकेन्द्री कंप्रेसर
• अक्षीय प्रवाह पंप
• एनपीएसएच (एनपीएसएच)
• पम्प
• सील (यांत्रिक)
• विशिष्ट गति (N_s or N_ss)
• थर्मोडायनामिक पंप परीक्षण
• टर्बाइन
• टर्बोपंप

स्रोत

• ASME B73 मानक समिति, रासायनिक मानक पंप