فرض کنید یک تصفیه خانه فاضلاب با پساب با غلظت بالا و حاوی مواد جامد مواجه است. انتخاب پروانه اشتباه می تواند منجر به گرفتگی، ناکارآمدی، تعمیر و نگهداری مکرر یا حتی از کار افتادن کامل سیستم شود. انتخاب پروانه به عنوان جزء اصلی پمپ های گریز از مرکز، مستقیماً عملکرد، راندمان و عمر مفید پمپ را تعیین می کند. این مقاله انواع پروانه ها، کاربردها، معیارهای انتخاب و چگونگی بهبود طراحی بهینه پروانه، عملکرد کلی پمپ را برای کاربردهای انتقال سیال پیچیده بررسی می کند.

پروانه به عنوان جزء چرخشی حیاتی پمپ گریز از مرکز عمل می کند و انرژی مکانیکی موتور را به انرژی جنبشی و فشار سیال تبدیل می کند. از طریق چرخش سریع، فشار خلاء ایجاد می کند تا سیال را به داخل بکشد، سپس از نیروی گریز از مرکز برای تخلیه آن از طریق خروجی استفاده می کند.

عملکرد پروانه اساساً بر نرخ جریان، فشار هد، راندمان و مقاومت در برابر کاویتاسیون پمپ تأثیر می گذارد. درک انواع، ویژگی ها و کاربردهای پروانه برای انتخاب صحیح پمپ گریز از مرکز ضروری است.

عملکرد پمپ گریز از مرکز به چرخش پروانه بستگی دارد. پره های پروانه که توسط موتور هدایت می شوند، سیال را از طریق حرکت گریز از مرکز به سمت بیرون می رانند و یک ناحیه کم فشار در مرکز ایجاد می کنند که سیال را از طریق ورودی می کشد. با افزایش انرژی سیال، فشار آن افزایش می یابد قبل از اینکه از طریق خروجی تخلیه شود.

طراحی هندسی، تعداد پره ها و سرعت چرخش همگی بر عملکرد تأثیر می گذارند. به عنوان مثال، پروانه هایی با زوایای پره بزرگتر، فشار هد بالاتری ایجاد می کنند، در حالی که پروانه هایی با پره های بیشتر، نرخ جریان بیشتری تولید می کنند.

پروانه ها بر اساس ساختار و کاربرد طبقه بندی می شوند:

• تعریف: پره ها مستقیماً به توپی متصل می شوند بدون هیچ پوشش جلویی یا عقبی، که ساخت و تمیز کردن را ساده می کند اما راندمان را کاهش می دهد.
• کاربردها: مایعات تمیز مانند آب یا روغن های سبک بدون مواد جامد - رایج در صنایع شیمیایی، تصفیه آب و مواد غذایی.
• مزایا: ساختار ساده، نگهداری آسان، مقاوم در برابر گرفتگی.
• معایب: راندمان کمتر، نامناسب برای مایعات حاوی مواد جامد.

• تعریف: پره ها کاملاً توسط پوشش های جلو و عقب محصور شده اند تا استحکام و راندمان را با قابلیت جابجایی مواد جامد افزایش دهند.
• کاربردها: صنایع فاضلاب، کاغذ و معدن برای مایعات با مواد جامد معلق، الیاف یا ذرات.
• مزایا: راندمان بالا، جابجایی مواد جامد.
• معایب: ساختار پیچیده، نگهداری بیشتر، مستعد گرفتگی.

• تعریف: پره ها فقط با یک پوشش عقب، مزایای پروانه های باز و بسته را متعادل می کنند.
• کاربردها: مایعات با حداقل مواد جامد مانند آب شنی یا فاضلاب کمی آلوده در سیستم های شیمیایی، فرآوری مواد غذایی یا آبیاری.
• مقایسه: راندمان بیشتر از پروانه های باز اما نگهداری سخت تر.

• تعریف: پره های فرورفته یک گرداب برای عبور استثنایی مواد جامد و الیاف ایجاد می کنند.
• کاربردها: دوغاب های با ویسکوزیته بالا یا فاضلاب به شدت آلوده در عملیات تصفیه، کاغذ و معدن.
• مزایا: جابجایی مواد جامد برتر، مقاوم در برابر گرفتگی.
• معایب: راندمان بسیار کم، فشار هد محدود.

• تعریف: کانال های جریان پهن و کوتاه، عبور مواد جامد را بهینه می کنند و در عین حال راندمان متوسطی را حفظ می کنند.
• کاربردها: فاضلاب و دوغاب های با ذرات بزرگ در زهکشی شهری، ساخت و ساز و معدن.

انتخاب پروانه مناسب مستلزم ارزیابی موارد زیر است:

• خواص سیال: ویسکوزیته، چگالی، محتوای مواد جامد، خورندگی.
• نیازهای عملکرد: نرخ جریان و فشار هد مورد نیاز.
• اهداف راندمان: راندمان بالاتر هزینه های انرژی را کاهش می دهد.
• عوامل نگهداری: دسترسی و دفعات تعویض.
• ملاحظات هزینه: هزینه خرید در مقابل هزینه های عملیاتی.

دستورالعمل های کلی نشان می دهد که پروانه های باز یا بسته برای مایعات تمیز، طرح های نیمه باز یا کانالی برای محتوای کم مواد جامد و پروانه های گردابی برای مواد جامد سنگین یا مواد فیبری مناسب هستند.

قطر پروانه به طور قابل توجهی بر ویژگی های پمپ تأثیر می گذارد:

• قطرهای بزرگتر: نرخ جریان و فشار هد را افزایش می دهند اما به توان بیشتری نیاز دارند.
• قطرهای کوچکتر: تقاضای برق را کاهش می دهند اما عملکرد را کاهش می دهند.

1. نرخ جریان: حجم در واحد زمان (m³/h یا GPM).
2. فشار هد: قابلیت ارتفاع مایع (متر یا فوت).
3. وزن مخصوص: چگالی سیال نسبت به آب.
4. ویسکوزیته: مقاومت جریان که بر راندمان تأثیر می گذارد.
5. غلظت مواد جامد: محتوای ذرات که بر سایش و خطرات گرفتگی تأثیر می گذارد.

مواد پروانه باید با ویژگی های سیال مطابقت داشته باشند:

• چدن: مقرون به صرفه برای آب و مایعات عمومی.
• فولاد ضد زنگ: مقاوم در برابر خوردگی برای مواد شیمیایی تهاجمی.
• برنز: در برابر خوردگی و سایش آب دریا مقاومت می کند.
• پلاستیک های مهندسی: سبک وزن، مقرون به صرفه برای مواد شیمیایی ملایم.

مراقبت مناسب از پروانه، عملکرد قابل اطمینان را تضمین می کند:

• بازرسی منظم برای سایش، خوردگی یا ترک.
• تمیز کردن برای از بین بردن زباله ها و رسوبات.
• تعویض به موقع قطعات آسیب دیده.
• تعادل دینامیکی برای اطمینان از عملکرد روان.

عوامل اضافی عبارتند از:

• مکش تک در مقابل دوگانه: ورودی های دوگانه جریان بالاتر و رانش محوری متعادل را فراهم می کنند.
• پتانسیل بازسازی: اکثر پروانه ها را می توان برای بهبود عملکرد ارتقا داد.
• آنالیز هیدرولیکی: اندازه دقیق مستلزم مطابقت ابعاد پروانه با الزامات سیستم است.

طراحی بهینه پروانه، راندمان انرژی را به حداکثر می رساند و در عین حال مصرف را به حداقل می رساند - یک ملاحظه مهم برای کاهش هزینه های عملیاتی.