ما هي كفاءة المضخة؟
تُعبّر كفاءة المضخة عن مدى نجاحها في تحويل القدرة الميكانيكية المسلّطة على عمودها إلى قدرة هيدروليكية مفيدة تُنقل إلى المائع. وهي نسبة عديمة الأبعاد (غالباً ما تُعبَّر عنها بنسبة مئوية) تُعرَّف بأنها القدرة الهيدروليكية الخارجة مقسومة على قدرة العمود الداخلة. وكلما ارتفعت الكفاءة قلّت الطاقة المهدورة بسبب الاحتكاك وإعادة الدوران والتسرّب والاضطراب داخل المضخة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل معدل التدفق الحجمي \(Q\) (بالمتر المكعب في الثانية)، والرفع الكلي \(H\) الذي توفره المضخة (بالمتر)، وقدرة العمود المسلّطة على المضخة (بالواط)، وكثافة المائع \(\rho\) (1000 كغ/م³ للماء في درجة حرارة الغرفة)، وتسارع الجاذبية \(g\) (9.81 م/ث²). تعرض الحاسبة الكفاءة بصيغتين: كسر ونسبة مئوية، إلى جانب القدرة الهيدروليكية المحسوبة.
شرح المعادلة
القدرة الهيدروليكية المفيدة التي توفرها المضخة هي \(P_{hyd} = \rho \cdot g \cdot Q \cdot H\). وبقسمتها على قدرة العمود الفعلية (قدرة الكبح) نحصل على الكفاءة الإجمالية:
$$\eta = \frac{\rho g Q H}{P_{shaft}}$$هنا يمثّل المقدار \(\rho g Q H\) معدّل إضافة طاقة الوضع وطاقة الضغط إلى المائع، بينما يمثّل \(P_{shaft}\) القدرة الميكانيكية الحقيقية المقاسة عند عمود الإدارة.
مثال محلول
لنفترض أن مضخة تنقل الماء (\(\rho = 1000\) كغ/م³) بمعدل تدفق \(Q = 0.05\) م³/ث مقابل رفع قدره \(H = 20\) م، وتسحب قدرة عمود مقدارها 12,000 واط. القدرة الهيدروليكية:
$$P_{hyd} = 1000 \times 9.81 \times 0.05 \times 20 = 9{,}810 \text{ واط}$$الكفاءة:
$$\eta = \frac{9{,}810}{12{,}000} = 0.8175$$أي نحو 81.75%.
الأسئلة الشائعة
ما هي القيمة النموذجية لكفاءة المضخة؟ تعمل المضخات الطاردة المركزية عادةً عند كفاءة تتراوح بين 70 و90% عند نقطة الكفاءة المثلى؛ أما المضخات الصغيرة أو غير المتوافقة مع التطبيق فقد تكون كفاءتها أدنى بكثير.
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم وحدات النظام الدولي (SI): \(Q\) بالمتر المكعب في الثانية، و\(H\) بالمتر، والقدرة بالواط، والكثافة بالكيلوغرام في المتر المكعب. أما النتيجة فهي عديمة الوحدات.
لماذا تتجاوز كفاءتي 100%؟ يعني هذا عادةً وجود إدخال خاطئ — تأكّد من أن قدرة العمود هي قدرة الدخل الحقيقية، وأن التدفق والرفع مقاسان عند نقطة التشغيل نفسها.
