ضغط الشفط هو القوة لكل وحدة مساحة عند مدخل المضخة، ويُقاس بالرطل/بوصة مربعة أو بار. احسبه باستخدام الصيغة التالية: ضغط الشفط = الضغط الجوي + ضغط الرأس الساكن - خسائر الاحتكاك.

يقوم هذا الدليل بتحليل كل خطوة من خطوات الحساب، ويوضح لك كيفية ارتباط ضغط حجرة الختم بظروف الشفط، ويوفر لك الأدوات العملية التي تحتاجها للحفاظ على تشغيل المضخات لديك.

أساسيات ضغط الشفط

يُحدد ضغط الشفط قدرة مضختك على سحب السوائل بكفاءة دون إتلافها. وهو الضغط الإجمالي المتاح عند مدخل المضخة أثناء تشغيل النظام.

تخيلها كقوة دفع تساعد السائل على دخول المضخة. الضغط المنخفض جدًا يُسبب التجويف - فقاعات بخار تنهار بعنف وتُدمر المراوح والأختام.

لكل مضخة حد أدنى لضغط الشفط، يُسمى رأس الشفط الإيجابي الصافي المطلوب (NPSHr). يجب أن يتجاوز ضغط الشفط المحسوب هذه القيمة، عادةً بما لا يقل عن 3 أقدام من الرأس أو 10%.

الصيغة الأساسية والمكونات

تأخذ صيغة ضغط الشفط الكاملة في الاعتبار ثلاث قوى رئيسية:

Ps = Pa + Hs - Hf

أين:

• Ps = ضغط الشفط (المطلق)
• Pa = الضغط الجوي (14.7 رطل/بوصة مربعة عند مستوى سطح البحر)
• Hs = ضغط الرأس الساكن
• Hf = خسائر الاحتكاك

يُحسب ضغط الرأس الساكن من ارتفاع السائل فوق خط منتصف مضختك. احسبه بضرب المسافة الرأسية بالأقدام في الكثافة النوعية للسائل، ثم بـ 0.433 لتحويلها إلى رطل/بوصة مربعة.

عملية الحساب خطوة بخطوة

الخطوة الأولى:

قِس المسافة الرأسية من سطح السائل إلى خط وسط المضخة. إذا كان الخزان أعلى من المضخة، فهذا يُنتج ضغطًا موجبًا. أما إذا كان أسفلها، فهو ضغط سالب (رفع الشفط).

الخطوة الأولى:

حوّل هذا الارتفاع إلى ضغط. بالنسبة للماء: الارتفاع (قدم) × 0.433 = رطل/بوصة مربعة. بالنسبة للسوائل الأخرى، اضربها في كثافتها النوعية أولًا.

الخطوة الأولى:

احسب خسائر الاحتكاك باستخدام مخططات الشركة المصنعة أو هذه الصيغة المبسطة:

Hf = (f × L × V²)/(2 × g × D)

أين:

• f هو عامل الاحتكاك
• L هو طول الأنبوب
• V هي السرعة
• g هي الجاذبية
• D هو قطر الأنبوب

الخطوة الأولى:

أضف الضغط الجوي (14.7 رطل لكل بوصة مربعة عند مستوى سطح البحر، وأقل عند الارتفاعات العالية).

الخطوة الأولى:

اطرح خسائر الاحتكاك من إجمالي خسائرك للحصول على ضغط الشفط النهائي.

أمثلة عملية

المثال 1: فتح الخزان فوق المضخة

• مستوى الخزان: 20 قدمًا فوق المضخة
• السائل: الماء عند 70 درجة فهرنهايت
• الأنبوب: 50 قدمًا بقطر 4 بوصات
• معدل التدفق: 500 جالون في الدقيقة

الرأس الثابت: 20 قدمًا × 0.433 = 8.66 رطل لكل بوصة مربعة

فقدان الاحتكاك (من الجداول): 1.2 رطل لكل بوصة مربعة

الضغط الجوي: 14.7 رطل/بوصة مربعة

ضغط الشفط = 14.7 + 8.66 – 1.2 = 22.16 رطل/بوصة مربعة مطلق

المثال 2: حالة الرفع بالشفط

• المصدر: 15 قدمًا تحت المضخة
• السائل: الماء عند 180 درجة فهرنهايت
• ضغط البخار: 7.5 رطل لكل بوصة مربعة

الرأس الثابت: -15 قدمًا × 0.433 = -6.5 رطل لكل بوصة مربعة

الأسئلة الشائعة

ما هو الفرق بين ضغط الشفط وضغط حجرة الختم؟

يقيس ضغط الشفط القوة عند مدخل المضخة، بينما ضغط حجرة الختم هو القوة داخل غلاف الختم. عادةً ما يتجاوز ضغط حجرة الختم ضغط الشفط بسبب عمل المكره، مما يؤثر على ختم آلي الأداء والحياة.

كيف أقوم بتحويل ضغط الشفط إلى NPSH؟

حوّل ضغط الشفط المطلق إلى قدم من الضغط بقسمة الرطل/بوصة مربعة على (٠٫٤٣٣ × الوزن النوعي). اطرح ضغط البخار من ضغط السرعة. هذا يعطيك صافي ضغط الشفط الإيجابي المتاح (NPSHA).

لماذا يختلف حساب ضغط الشفط الخاص بي عن قراءات المقياس؟

تُظهر قراءات المقياس الضغط النسبي، وليس المطلق. أضف الضغط الجوي (١٤.٧ رطل/بوصة مربعة عند مستوى سطح البحر) إلى قراءات المقياس. تحقق أيضًا من أخطاء موقع القياس - فالمقاييس البعيدة جدًا عن المضخة تُظهر قيمًا مختلفة.

ما هو ضغط الشفط الذي تحتاجه الأختام الميكانيكية؟

تتطلب معظم الأختام الميكانيكية ضغط شفط إيجابي لمنع الوميض عند وجوه الفقمةيختلف الحد الأدنى لضغط حجرة الختم حسب نوع الختم ولكنه يحتاج عادةً إلى 10-15 رطل لكل بوصة مربعة فوق ضغط البخار للتشغيل الموثوق به.

كيف تؤثر درجة حرارة السائل على حساباتي؟

تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة ضغط البخار، مما يقلل من NPSH المتاح. لكل زيادة قدرها 10 درجات فهرنهايت في درجة حرارة الماء فوق 60 درجة فهرنهايت، اطرح حوالي 0.5 قدم من رأس الشفط المتاح للحفاظ على هامش أمان.