هد موردنیاز پمپ از اختلاف ارتفاع مبدأ و مقصد، اختلاف فشار موردنیاز و افت مسیر به دست می‌آید؛ آن را باید برای یک دبی مشخص حساب کنید. مثلاً «۳۰ متر هد» بدون گفتن مقدار آبدهی، برای انتخاب پمپ کافی نیست.
هد، انرژی آب به‌ازای وزن آن است و با متر بیان می‌شود؛ نه طول لوله و نه صرفاً عدد فشارسنج. برای آب، هر یک بار اختلاف فشار تقریباً معادل ۱۰٫۲ متر هد فشاری است.
فرمول هد کل چیست و چه اطلاعاتی لازم دارد؟
بین دو مخزن بزرگ، با صرف‌نظر از سرعت آب در سطح آن‌ها:
H = Δz + Δp/(ρg) + hL
| بخش فرمول | اطلاعات موردنیاز |
|---|---|
| اختلاف ارتفاع، به متر | ارتفاع سطح آب مقصد منهای ارتفاع سطح آب منبع، در شرایط کار |
| اختلاف فشار، تبدیل‌شده به متر آب | فشار لازم در مقصد منهای فشار مبدأ؛ اگر هر دو مخزن باز و تحت فشار هوای یکسان‌اند، این بخش صفر است |
| افت مسیر، به متر | افت لوله، شیرها، زانوها، صافی، فیلتر و دیگر اجزا در دبی موردنیاز |
در فرمول، رو چگالی آب، جی شتاب گرانش و اچ‌ال مجموع افت‌هاست. اگر مرز محاسبه را روی دو مقطع لوله با سرعت‌های متفاوت بگذارید، اختلاف هد سرعت نیز اضافه می‌شود:
H = Δz + Δp/(ρg) + (v₂² − v₁²)/(2g) + hL
این صورت کلی در راهنمای منحنی سیستم مؤسسه هیدرولیک توضیح داده شده است. در آبیاری تحت فشار، فشار لازم را از مشخصات آبپاش، قطره‌چکان یا طراحی شبکه بگیرید؛ یک عدد ثابت برای همه سامانه‌ها وجود ندارد.
برای چاه، عمق حفاری را حساب کنیم یا سطح آب؟
سطح آب هنگام پمپاژ مبناست، نه عمق کف چاه. اگر چاه ۶۰ متر عمق دارد ولی سطح آب هنگام کار ۱۰ متر زیر زمین است، آن ۶۰ متر به‌تنهایی هد استاتیکی را تعیین نمی‌کند. ارتفاع مقصد را نسبت به همان سطح آبِ در حال کار بسنجید؛ طول واقعی لوله داخل چاه نیز در افت اصطکاک اثر دارد.
در مخزن مقصد، بالاترین سطحی را در نظر بگیرید که باید تا آن پر شود. پایین‌ترین سطح قابل‌انتظار منبع و شرایط هم‌زمان مصرف هم در بررسی حالت‌های کاری مهم‌اند. برای ثبت و تفسیر تغییر سطح منبع، راهنمای افت سطح آب چاه را ببینید.
اگر لوله در میانه مسیر از یک بلندی عبور می‌کند و سپس پایین می‌آید، هد استاتیکی کار پایدار را صرفاً برابر ارتفاع بلندترین نقطه نگذارید. عبور اولیه آب، هوای محبوس و فشار موضعی آن بلندی باید جداگانه بررسی شود.
افت لوله را چطور حساب کنیم؟
افت ثابتِ «چند متر برای هر صد متر لوله» نداریم. طول، قطر داخلی، دبی، زبری و وضعیت لوله تعیین‌کننده‌اند. افت شیر، زانو و فیلتر نیز جداگانه محاسبه یا از داده سازنده گرفته می‌شود.
رابطه دارسی برای یک قطعه لوله یکنواخت:
hpipe = f × (L/D) × v²/(2g)
v = Q/A
طول و قطر داخلی بر حسب متر، سرعت بر حسب متر بر ثانیه و دبی بر حسب مترمکعب بر ثانیه وارد می‌شوند. ضریب اصطکاک دارسی «اف» از وضعیت جریان و زبری به دست می‌آید؛ عدد ثابتی برای همه لوله‌ها نیست. مرجع محاسبه افت لوله روش تعیین این ضریب را ارائه می‌کند.
مثال فرضی: تغییر قطر لوله چقدر تفاوت ایجاد می‌کند؟
برای روشن شدن محاسبه، انتقال بین دو مخزن باز را فرض کنید:
- اختلاف سطح آب: ۱۸ متر؛ دبی موردنیاز: ۱۲ مترمکعب در ساعت.
- مجموع طول لوله: ۲۰۰ متر، با قطر داخلی یکنواخت.
- فقط برای این مثال، ضریب اصطکاک دارسی ۰٫۰۲۵ و مجموع ضرایب افت موضعی ۴ فرض شده است؛ افت موضعی برابر چهار برابر هد سرعت است.
- فیلتر، فشار لازم در مقصد یا جزء دیگری در این مثال وجود ندارد.
| نتیجه محاسبه | قطر داخلی ۵۰ میلی‌متر | قطر داخلی ۷۵ میلی‌متر |
|---|---|---|
| سرعت آب | ۱٫۷۰ متر بر ثانیه | ۰٫۷۵ متر بر ثانیه |
| افت طول لوله | ۱۴٫۶۹ متر | ۱٫۹۳ متر |
| افت موضعی | ۰٫۵۹ متر | ۰٫۱۲ متر |
| هد کل، با افزودن ۱۸ متر اختلاف ارتفاع | ۳۳٫۲۸ متر | ۲۰٫۰۵ متر |
برای ستون اول: ۱۸ + ۱۴٫۶۹ + ۰٫۵۹ = ۳۳٫۲۸ متر. عددها گرد شده‌اند.
این جدول توصیه عمومی برای قطر لوله نیست؛ ضریب اصطکاک دو لوله واقعی لزوماً برابر نیست. پیام مثال این است که پیش از خرید پمپ قوی‌تر، هزینه و اثر اصلاح لوله را هم بررسی کنید. در تغییر قطر واقعی، سازگاری اتصالات، مسیر مکش و فشار مجاز لوله نیز باید کنترل شود.
از هد محاسبه‌شده چطور پمپ انتخاب کنیم؟
دبی و هد را با هم روی منحنی مدل موردنظر پیدا کنید. پمپی که «حداکثر هد ۴۰ متر» دارد، الزاماً در ۳۳ متر هد، دبی ۱۲ مترمکعب در ساعتِ مثال را نمی‌دهد. راهنمای خواندن منحنی پمپ گراندفوس ارتباط دبی و هد را نشان می‌دهد.
افزودن خودکار ۲۰ درصد به همه محاسبات، جای بررسی عدم‌قطعیت را نمی‌گیرد. برای سطح آب پایین‌تر، فیلتر کثیف یا تغییر تعداد بخش‌های آبیاری، حالت‌های جداگانه حساب کنید و محدوده مجاز کار پمپ را بسنجید. اگر در یک سناریوی فرضی سطح منبع شش متر پایین‌تر برود، با ثابت ماندن دبی و سایر شرایط، شش متر به بخش استاتیکی اضافه می‌شود؛ این مثال پیش‌بینی افت آب چاه شما نیست.
محاسبه‌گر پمپ کشاورزی برای برآورد اولیه کمک می‌کند. نتیجه را با داده‌های واقعی مسیر و منحنی سازنده تطبیق دهید؛ محدودیت مکش و توان موتور هم کنترل جداگانه می‌خواهند. برای انتخاب نوع دستگاه پس از محاسبه، راهنمای پمپ کشاورزی را ببینید.
آیا فشارسنج خروجی، هد واقعی پمپ را نشان می‌دهد؟
به‌تنهایی نه. برای اندازه‌گیری هد افزوده‌شده توسط پمپ، فشار ورودی و خروجی و در صورت لزوم اختلاف ارتفاع محل اندازه‌گیری و سرعت‌ها لازم است. در سمت مکش ممکن است فشارسنجِ خلأخوان نیاز باشد. راهنمای اندازه‌گیری گراندفوس این تفاوت را توضیح می‌دهد.
اندازه‌گیری باید در جریان پایدار، با دبی و دور کار معلوم، توسط فرد آشنا با تجهیزات انجام شود؛ برای نصب گیج، اتصالِ زیر فشار را باز نکنید. یک عدد فشار خروجی یا آزمایش پر کردن سطل، به‌تنهایی ثابت نمی‌کند که پمپ خراب است یا انتخاب آن اشتباه بوده است. اگر آبدهی افت کرده، بررسی را از علت‌های آب ندادن پمپ شروع کنید.