دور درجة الحرارة في اختيار المضخة
يُعد نطاق درجات الحرارة المتوقع أن تحتاج المضخة إلى التعامل معه أثناء التشغيل بالغ الأهمية لاتخاذ القرارات الصحيحة، ليس فقط بشأن المضخة التي يجب تركيبها، بل أيضًا بشأن أنواع المكوّنات التي ينبغي تركيبها معها. وعلى الرغم من أن درجة الحرارة تبدو مفهومًا مألوفًا، فإنها قد تصبح معقدة بسرعة في التطبيقات الصناعية.
ما مدى سخونة أو برودة السائل في النظام؟ وكم مقدار الحرارة التي تولدها المضخة والمعدات الأخرى؟ وما متطلبات درجة الحرارة المحددة للتشغيل؟
قد يتطلب الإجابة عن أسئلة كهذه تحليلًا دقيقًا. تابع القراءة لفهم العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة، ثم استخدم برنامج اختيار المضخات لدينا للعثور على الحل المثالي لعمليتك.
أساسيات درجة الحرارة
على أبسط مستوى، تُعد درجة الحرارة مجرد مقياس لكمية الحرارة الموجودة في غاز أو سائل أو مادة صلبة. ومقاييس درجة الحرارة الشائعة والمعروفة للجميع هي فهرنهايت والمئوية، وهما نظامان تم ابتكارهما في القرن الثامن عشر. ويختلف النظامان بطرق مهمة:
- تساوي نقطة تجمد الماء 0 oC أو 32 o
- تساوي نقطة غليان الماء 100 oC أو 212 o
ولزيادة الأمر التباسًا، يلتقي مقياسا فهرنهايت والمئوية عند -40 درجة: إذ إن -40 oF و -40 oC هما درجة الحرارة نفسها. ويتضمن التحويل بين المقياسين حسابات بسيطة:
oF = (oC x 9/5) + 32
oC = (oF – 32) x 5/9
يوضح المقياس أدناه التحويل بين الاثنين.
وبعيدًا عن القياسات الثابتة لفهرنهايت والمئوية، يصبح الحديث عن درجة الحرارة أكثر تعقيدًا بسرعة. فعلى سبيل المثال، لا يمكن تحويل فترات درجة الحرارة، التي تقيس الارتفاع أو الانخفاض النسبي في درجة الحرارة، باستخدام الصيغ أعلاه.
تستخدم بعض الدول الأوروبية مقياس ريومور، ويُعبَّر عنه بـ oRe. في مقياس ريومور، تساوي درجة تجمد الماء 0 oRe، بينما تُعرَّف نقطة غليان الماء بأنها 80 oRe. وتُستخدم صيغ بسيطة للتحويل بين ريومور والمقاييس الأكثر شيوعًا:
oRe = (oC x 4/5)
oRe = (oF – 32) x 4/9
oC = (oRe x 5/4)
oF = (oRe x 9/4) + 32.
وكما هو الحال مع الضغط، يمكن قياس درجة الحرارة وفقًا لقاعدتي مرجعية مختلفتين: القياس القياسي والقياس المطلق.
في قياس درجة الحرارة، يُعرَّف الصفر المطلق بأنه أدنى درجة حرارة ممكنة؛ وهو النقطة التي تصبح فيها ذرات المادة ساكنة تمامًا ولا تنقل أي طاقة حرارية على الإطلاق. وتُعبَّر قياسات درجة الحرارة نسبةً إلى الصفر المطلق بوحدة كلفن (K) في نظام المئوية (0 K = -273.15 oC) أو بدرجات رانكين (oR) في نظام فهرنهايت (0 oR = 459.67 oF). لاحظ أن كلفن وحدة قياس «بلا درجات».
فيما يلي توضيح لهذه الوحدات المختلفة وكيفية مقارنتها:
تفاعل درجة الحرارة والضغط
في نظام المضخة، تؤثر درجة الحرارة ليس فقط في الاستقرار التشغيلي وكفاءة المكوّنات، بل أيضًا في ضغوط النظام. يوضح الرسم البياني أدناه ضغط غاز محفوظ عند حجم ثابت. ومع اقتراب درجة حرارة الغاز من الصفر المطلق، يتحول إلى سائل (كما توضح الخطوط المنقطة). ومع ارتفاع درجة الحرارة، يرتفع ضغط الغاز أيضًا. وتُظهر خطوط الغازات المختلفة أن غازات العناصر المختلفة ستخضع لتغيرات ضغط مختلفة استجابةً لتغيرات درجة الحرارة.
وبما أن العناصر المختلفة تبني الضغط بطرق مميزة عن بعضها البعض، فيجب تصميم النظام وفق الخصائص المحددة للمواد التي سيتعامل معها. وإذا لم يُولَ اهتمام كافٍ لكيفية استجابة الغازات لدرجات الحرارة داخل النظام، فقد تحدث أعطال خطيرة.
السوائل المبردة تفرض تحديات خاصة
السوائل المبردة شديدة البرودة، عند -150 oC (-238 oF) وما دون. وغالبًا ما يُشار إلى هذه السوائل أيضًا باسم الغازات المُسالَة. ويُعد الغاز الطبيعي المُسال (LNG) مثالًا معروفًا على سائل مبرد.
غالبًا ما يُضخ الغاز الطبيعي المُسال (LNG) في صورة سائلة عند -196 oC (-320 oF). مثل هذه الدرجات المنخفضة ستجعل كثيرًا من المواد هشة، مثل الفولاذ الكربوني القياسي، لذا يجب أن تُبنى الأنظمة التي تضخ LNG أو غيره من السوائل المبردة بمكوّنات متخصصة. ومن خلال إضافة عناصر معينة أو طرق تشكيل المعدن ببُنى حبيبية محددة، يمكن تصنيع أجزاء تتحمل حتى هذه الظروف القاسية.
وعند ضخ السوائل المبردة، يجب أيضًا توخي الحذر للتحكم في الضغط ودرجات حرارة النظام. فإذا رُفعت درجة حرارة سائل مبرد إلى ما بعد نقطة غليانه، فسيتحول إلى غاز ويُحدث مشكلات كبيرة في الضغط والاحتواء.
اتصل بـ PumpWorks لمناقشة احتياجاتك من المضخات
يتعامل فريق PumpWorks مع الضغوط ودرجات الحرارة يوميًا، ويساعد العملاء على إيجاد الحلول المناسبة لمتطلبات الضخ المعقدة لديهم. سواء كنت تحتاج إلى مضخات عمليات ANSI أو مضخات عمليات API أو حزم منصات مضخات مخصصة (Pump Skid)، فنحن جاهزون للمساعدة.
لمعرفة المزيد حول كيفية مساعدة فريقنا من مُصنّعي المضخات الطاردة المركزية لعملك، تواصل مع PumpWorks عبر الإنترنت اليوم.