پمپهای جابجایی مثبت (Positive Displacement Pumps) نوعی پمپها هستند که با استفاده از مکانیزمهای متحرک مانند پیستونها، دیافراگمها یا تیغهها، مایعات را از طریق جابجایی مستقیم و دقیق به سمت خروجی پمپ جابجا میکنند. این پمپها با تغییر حجم فضای داخلی خود، مایعات را فشرده کرده و انتقال میدهند.
اساسا پمپ ها در دو نوع کلی دسته بندی می شوند:
- پمپ های سانتریفیوژی
- پمپ های جابجایی مثبت
با به دام انداختن مقدار مشخصی از سیال و مجبور کردن (جابجایی) حجم حبس شده به انتقال به خروجی پمپ، جریان ایجاد می کنند. بنابراین در دور ثابت محور این نوع پمپ، میزان جریان ثابتی توسط پمپ ایجاد میشود.
این پمپها بر خلاف پمپهای سانتریفیوژ هرگز نباید در برابر خروجی بسته قرار بگیرند. در چنین شرایطی، پمپ آنقدر به تولید جریان ادامه و خروجی آنقدر افزایش فشار مییابد که یا خط دچار ترکیدگی شود و یا پمپ دچار آسیب جدی شده و از کار بایستد و یا اینکه هر دو اتفاق مذکور توامان صورت میپذیرد. بنابراین وجود یک شیر اطمینان (Safety Valve / Relief Valve) در خروجی این پمپها ضرورت دارد که یا توسط سازندگان پمپ به صورت داخلی و یا توسط طراح در خروجی پمپ نصب شده و در صورت افزایش فشار، سیال را از خروجی به ورودی پمپ تخلیه مینمایند تا از پمپ و نیروی انسانی در برابر خطر بسته شدن شیر خروجی در زمان روشن بودن آن محافظت نماید.
تفاوت پمپ های سانتریفیوژ و جابجایی مثبت
تفاوت در فشار
پمپهای جابجایی مثبت برای کارهایی که نیاز به فشار بالا دارند مناسبتر است و معمولا به عنوان پمپ آب کشاورزی و پمپ کف کش نیز مورد استفاده قرار می گیرند. پمپهای جابجایی غیر مثبت اساساً برای کاربردهای کم فشار استفاده میشوند و برای کار با حداکثر فشار 18 تا 20 بار طراحی شدهاند. البته انواع پمپ جابجایی مثبت بسیار زیاد هست و میتوان از آنها برای کارهای سبک نیز استفاده کرد.
در انواع پمپ های سانتریفیوژ میزان آبدهی، بستگی به مقدار فشار آب دارد، و حداکثر بازدهی را تنها در فشارهایی خاص دارد. اما در پمپ جابجایی مثبت، مقدار آبدهی ثابت بوده و مستقل از فشار آب است.
تفاوت در کارایی
در انواع پمپ جابجایی مثبت، کارایی با افزایش فشار افزایش مییابد. در حالی که در پمپهای جابجایی غیر مثبت، بازده در بهترین نقطه، به حداکثر میرسد. در فشارهای بالاتر یا پایین، کارایی کاهش مییابد. دلیل اصلی بیشتر بودن موارد استفاده آژ پمپهای جابجایی مثبت همین امر است.
تفاوت در ویسکوزیته (گرانروی)
در پمپهای جابجایی مثبت، کارایی با افزایش ویسکوزیته افزایش مییابد. از طرف دیگر، با افزایش گرانروی به دلیل تلفات اصطکاکی داخل پمپ، کارایی پمپهای جابجایی غیر مثبت کاهش مییابد.
تفاوت در عملکرد
جریان با تغییر فشار در پمپ جابجایی مثبت ثابت است در حالی که جریان با تغییر فشار در پمپ جابجایی غیر مثبت تغییر میشود. این امر میتواند برتری جابجایی منفی باشد که موارد استفاده از پمپهای جابجایی غیر مثبت را افزایش میدهد.
تفاوت در جریان تولیدی
جریان تولیدی در انواع پمپ های جابه جایی مثبت دوره ای، اما در مدل های سانتریفیوژ، دائمی است.
کاربردهای پمپهای جابجایی مثبت عبارتند از:
- مواد غذایی و نوشیدنی: در صنعت غذا و نوشیدنی، از پمپهای جابجایی مثبت برای انتقال مایعات چسبناک مانند کرمها، پورهها، سسها و مواد خمیری استفاده میشود.
- داروسازی: در تولید داروها و مواد دارویی، پمپهای جابجایی مثبت جهت تولید، فیلتراسیون و انتقال مایعات دارویی به کار میروند.
- پمپاژ گاز و نفت: برای انتقال گاز و نفت به منظور جابجایی مواد در لولهها و سیستمهای انتقال میتوان از پمپهای جابجایی مثبت استفاده کرد.
- پمپاژ مواد شیمیایی: در صنایع شیمیایی و فرآوری، از پمپهای جابجایی مثبت برای انتقال مواد شیمیایی به صورت محلول یا خمیری استفاده میشود.
- تجهیزات آزمایشگاهی: در آزمایشگاهها برای جابجایی مایعات و محلولها از پمپهای جابجایی مثبت استفاده میشود.
- صنعت نساجی و چاپ: در تولید پوشاک و محصولات نساجی و همچنین در صنعت چاپ برای انتقال مواد رنگ و رزینها از پمپهای جابجایی مثبت استفاده میشود.
- صنعت دام و طیور: برای تغذیه دام و طیور و انتقال مایعات تغذیه از پمپهای جابجایی مثبت استفاده میشود.
- تصفیه و پالایش: در فرآیندهای تصفیه و پالایش مایعات و فاضلاب برای جابجایی مواد مختلف از پمپهای جابجایی مثبت استفاده میشود.
- تولید انرژی: در برخی سیستمهای تولید انرژی مانند توربینهای بخاری برای انتقال مواد خنککننده از پمپهای جابجایی مثبت استفاده میشود.
در کل، پمپهای جابجایی مثبت به دلیل دقت در جابجایی و توانایی در کار با مواد چسبناک و غلیظ در انواع صنایع مورد استفاده قرار میگیرند.
مزایا پمپ جابجایی مثبت:
- دقت در جابجایی: این پمپها با دقت بالا مایعات را جابجا میکنند که برای کاربردهایی مانند داروسازی و تولید محصولات پرسنلی مهم است.
- قابلیت کار با مایعات چسبناک و غلیظ: پمپهای جابجایی مثبت به خوبی با مایعاتی که دارای ویژگیهای چسبناک یا غلیظ هستند، سازگاری دارند.
- قابلیت کار با فشار پایین: این پمپها به راحتی قابلیت کار با فشار پایین و حتی فشار جداول انتقالدهی را دارند.
- عدم ایجاد اختلاف فشار: با جابجایی مستقیم مایعات، این پمپها اختلاف فشار را ایجاد نمیکنند.
معایب پمپ جابجایی مثبت:
- نیاز به تنظیمات دقیق: برای جلوگیری از نشتی و از بین رفتن دقت جابجایی، پمپهای جابجایی مثبت نیاز به تنظیمات دقیق دارند.
- محدودیت در دبی و فشار: در مقایسه با پمپهای سانتریفیوژ، پمپهای جابجایی مثبت معمولاً دبی و فشار کمتری ایجاد میکنند.
- حجم بزرگتر و سنگینتر: ساختار پمپهای جابجایی مثبت معمولاً حجم بزرگتری دارد که ممکن است نیاز به فضای بیشتری داشته باشد.
به عنوان مثال، پمپهای سانتریفیوژ برای کاربردهایی که نیاز به انتقال دبی بالا دارند (مانند تأمین آب شهری) مناسبتر هستند، در حالی که پمپهای جابجایی مثبت برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالا یا کار با مایعات ویژه دارند (مانند داروسازی) مناسبتر هستند. انتخاب نوع پمپ بسته به نیازها و ویژگیهای کاربردهای خاص میتواند تاثیرگذار باشد.