اصول طراحی بوستر پمپ آب

مصرف آب در ساختمان های مسکونی

اولین کاری که برای اندازه گیری واحد فشار پمپ آب ضروری است، تعیین کمیت آب و فشاری است که باید تامین شود. جدول (1) مقادیر ماکزیمم آب مصرفی برای هر نقطه تحویل را با توجه به تسهیلات لوله کشی در اختیار ما قرار می دهد تا بتوانیم پمپ آب مناسب را انتخاب کنیم. ماکزیمم نیازهای تئوری به وسیله مجموع مقادیر مصرف آب در هر نقطه تحویل داده مشخص می شود. اصولا نقاط تحویل همزمان با هم مورد استفاده واقع نمی شوند، بلکه فقط تعدادی از آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین تعیین ماکزیمم تعداد نقاط تحویل برای استفاده در یک لحظه جهت انتخاب پمپ آب مناسب بسیار مهم است.

جدول شماره (1)

اولین قدم با تعیین مقدار فاکتور همزمانی (Contemporaneity Factor) است که بستگی به تعداد نقاط تحویل دارد و از فرمول زیر محاسبه می شود :

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب – آپارتمان با یک حمام

فرمول محاسبه مقدار آب مصرفی توسط پمپ آب – آپارتمان با دو حمام

Nr : تعداد نقاط تحویل

Na : تعداد آپارتمان ها

f : ضریب همزمانی

جدول (2) ماکزیمم همزمانی مقادیر نرخ جریان را برای آپارتمان های دارای یک حمام یا دو حمام نشان می دهد. برای آپارتمان های دارای یک حمام، هفت نقطه طراحی و برای آپارتمان های دارای دو حمام، یازده نقطه باید در نظر گرفته شود.

نیاز مصرفی آب و انتخاب پمپ آب ساختمان هایی از قبیل بیمارستان ها، هتل ها، اداره ها، مدارس، فروشگاه ها و کارخانه ها متفاوت از ساختمان های مسکونی اشتراکی است و اندازه روزانه کلی و ماکزیمم نرخ جریان همزمان آب معمولا بزرگتر است و پمپ آب متفاوتی را می طلبد.

نمودار (3-1) مصارف را برای تعدادی از ساختمان های اشتراکی با توجه به ساکنین آن ها نشان می دهد.

برای بهتر بیان شدن مطلب، یک مثال مطرح می کنیم :

مثال :

یک مجتمع مسکونی دارای 20 واحد آپارتمان با مساحت 90 متر مربع که هر واحد دارای وسایل بهداشتی زیر می باشد را در نظر بگیرید. مقدار آب مصرفی را جهت تعیین بوستر پمپ آب مورد نیاز محاسبه نمائید. (حمام با دوش، دستشویی، ظرفشویی، W.C. با فلاش تانک، ماشین لباسشویی)

روش اول :

روش دوم : با استفاده از جدول شماره (3-3)

مقدار عددی 142 لیتر در دقیقه به دست می آید که معادل 4/8 متر مکعب در ساعت می باشد.

جدول (2)

روش سوم : با استفاده از نمودار (1)

اگر فرض بر این باشد که به طور متوسط در هر واحد 4 نفر زندگی می کنند، با توجه به نمودار آبی که توسط پمپ آب باید تامین گردد از مقدار عدد 3/8 متر مکعب به دست می آید.

ماکزیمم ارتفاع ورودی (HA)

این پارامتر، محدوده ای است که بعد از آن پمپ آب قادر به مکش نیست و از فرمول زیر محاسبه می شود :

HA = 10.33 – (NPSH + 0.5) – Ʃ HP

10.33 : ارتفاع ستون آب (متر) مربوط به فشار اتمسفریک که بر روی مابع عمل می کند.

NPSH : ارتفاع خالص مطلق کل (متر) که باید در ورودی پمپ آب تضمین شود و با توجه به نرخ جریان تغییر می کند. مقادیر آن در دیاگرام هایپمپ آب نشان داده می شود.

0.5 : ضریب ایمنی پیشنهادی

Hp : مجموع مقادیر مقاومت جریان (متر ستون آب) بسته به اصطکاک مایع در امتداد دیواره لوله ها و از میان اجزاء سیستم ورودی (فیلتر، زانویی، …) متفاوت می باشد.

تذکر : اگر دمای مایع بالاتر از 25 درجه سانتی گراد است و مقدار ارتفاع بالای سطح دریاست، باید ارتفاع ورودی ماکزیمم را کاهش دهیم :

HA = 10.33 – (NPSH + 0.5) – Ʃ H_P – Kt – Kh

به منظور تعیین مقادیر Kt و Kh جداول زیر را ملاحظه کنید.

DECREASE IN THE DIFFERENCE OF INTAKE LEVEL IN RELATION

TO WATER TEMPERATURE CHANGES*

*TABLES VALID FOR WATER ONLY

جدول (3)

DECREASE IN THE DIFFERENCE OF INTAKE LEVEL IN RELATION

TO WATER TEMPERATURE CHANGES*

*TABLES VALID FOR WATER ONLY

جدول (4)

انتخاب مخزن ذخیره (Surge Tank)

برای محدود کردن تعداد استارت های ساعتی پمپ ها از مخزن ذخیره استفاده می شود. مخزن می تواند از نوع دیافراگمی (Membrane) و یا بالشتکی (Air Cushion) باشد.

در نوع بالشتکی، جدایی آشکاری بین هوا و آب موجود نیست، بنابراین امکان حل شدن اکسیژن موجود هوای بالای مخزن در آب می باشد که ضروری است آن را به وسیله واحدهای تامین هوا یا یک کمپرسور باز گردانیم.

در نوع دیافراگمی، واحدهای تامین هوا یا کمپرسور مورد نیاز نیستند و از اتصال بین هوا و آب با یک پرده کائوچویی داخل تانک جلوگیری می شود.

برای تعیین حجم مخزن از روش زیر استفاده می شود که برای مخازن افقی و عمودی قابل دسترسی است، معمولا اولین پمپ را در محاسبه حجم مخزن در نظر می گیریم.

تانک ذخیره بالشتکی : (AIR-CUSHION SURGE TANK)

مقدار حجم این تانک در رابطه با نرخ جریان، فشار پمپ و تعداد استارت های ساعتی تعیین می شود

Va : حجم کل مخزن به متر مکعب

P min : مینیمم فشار تنظیم شده به متر ستون آب

Z : ماکزیمم تعداد استارت های ساعتی مجاز دستگاه

Q p : نرخ متوسط جریان پمپ به متر مکعب در ساعت

P max : ماکزیمم فشار تنظیم شده به متر ستون آب

توجه : منظور از نرخ متوسط جریان پمپ، متوسط بین نرخ جریان در ماکزیمم فشار و مینیمم فشار است، که برابر است با :

به منظور بیان بهتر مطلب به شرح مثالی می پردازیم :

مثال : یک پمپ با مشخصات زیر مفروض است مطلوب است حجم تانک ذخیره.

KSB 32-160 pump

Pmax=32 m

Pmin=22 m

Qp=18 m3/h

Z=30

از نظر تجاری یک منبع 750 لیتری می تواند انتخاب شود.

اگر مخزن دیافراگمی انتخاب شود، حجم آن کمتر از نوع بالشتکی خواهد بود. این حجم را می توان از فرمول زیر محاسبه کرد :

انواع اتصال دستگاه (سمت ورودی)

تامین آب بوستر پمپ آب به دو روش صورت می گیرد :

الف . سیستم بوستر پمپ آب از یک تانک ذخیره تغذیه شود (اتصال غیر مستقیم)

ب . سیستم بوستر پمپ آب بصورت مستقیم از لوله کشی آب شهر تغذیه شود (اتصال مستقیم)

تذکر : اتصال مستقیم برای استفاده در سیستم تامین آب مجاز نیست.

تعیین هد دستگاه

برای محاسبه هد دستگاه (بوستر پمپ آب) می توان به روش های زیر عمل کرد :

الف. منبع ذخیره و سیستم بوستر پمپ آب در یک سطح قرار دارند.

Ht = He + Hr + Hc

ب. منبع ذخیره بالاتر از سیستم بوستر پمپ آب قرار دارد.

Ht = He + Hc – Hb + Hr

ج. منبع ذخیره در سطح پایین تری از سیستم بوستر پمپ آب قرار دارد.

Ht = He + Hr + Hc + Hb

د. اتصال مستقیم به شبکه آب شهری.

Ht = He + Hr + Hc – Pc

Hb – اختلاف ارتفاع بین بوستر پمپ آب و منبع ذخیره

He – اختلاف ارتفاع بین بوستر پمپ آب و بالاترین نقطه تحویل

Hr – فشار مورد نیاز جهت دورترین خروجی

Hc – مجموع افت فشار درون لوله، اتصالات و شیرآلات

Pt – فشار ورودی آب شهر بین کنتور و بوستر پمپ آب

Ht – هد کلی دستگاه

در این مورد ارتفاع ورودی باید با دقت محاسبه شود، زیرا اختلاف زیاد در سطح بین تانک ذخیره و دستگاه و همچنین اشتباه محاسبه در اندازه گیری قطر لوله ورودی باعث بوجود آمدن پدیده کاویتاسیون (خوردگی پروانه) می گردد که برای عملکرد پمپ مضر می باشد.