مضخة

صورة لمضخة يتم تشغيلها باستخدام محرك كهربائي

المضخة (بالإنجليزية:Pump) آلة ميكانيكية أوجهاز هيدروليكي يستخدم لنقل السوائل من مكان لآخر عن طريق زيادة ضغط السائل وتزويده بالطاقة ليسير في الأنابيب إلى المكان المطلوب، فالمضخات من آلات تحويل الطاقة، ويقوم بتصميم نظام الضخ المكتمل مهندس ميكانيكا لضمان كفاءتها وتفادي ظواهر سلبية مثل التكهف. ترتبط المضخات بشكل عام بنظام متكامل من الأنابيب والصمامات وأجهزة القياس التي تضمن سلامة عمل المضخة وسلامة العاملين عليها وسهولة صيانتها إذا لزم الأمر ولحمايتها من التلف.

هناك العشرات من المضخات يتم تصميمها بمختلف الأحجام والقدرات لكي تناسب جميع المتطلبات، ويتم تصنيعها من مواد مختلفة مثل الحديد الزهر (Cast Iron)، أوالفولاذ الكربوني (carbon Steel) وغيره. وتستخدم المضخات بشكل عام لتمكين السائل من :

الجريان من منطقة ضغط منخفض إلى منطقة ضغط أعلى.
التدفق من منطقة منخفضة الارتفاع إلى منطقة أعلى.
زيادة سرعة جريان السائل في الأنابيب.

تاريخ المضخات

ربما كان أول استخدام للمضخات كان لحمل المياه من مستوى إلى آخر لاستخدامها في الري.. ولعل أول وسيلة لذلك قد ظهرت في بلاد الرافدين، حيث أظهرت نقوش آكادية "الشادوف".، والذي كان يتألف من محور خشبي طويل يعلق على هيكل خشبي في نقطة ارتكاز تقع في خمس المحور. يعلق في الطرف الأطول دلووفي الطرف الأقصر ثقل من الحجارة. إلى غير ذلك ينزل مستخدم الشادوف الدلوإلى الساقية لملئه بالماء ليقوم الثقل الموازن بحمله وإفراغه في المكان المناسب..

اما أول ظهور لفكرة نقل الماء من مكان لآخر يعود إلى الحضارة المصرية القديمة سنة 2000 قبل الميلاد، فقد استخدموا ذراعا خشبية كانوا يضعونها قريبا من مصدر الماء على نقطة ارتكاز، يوضع في طرف الذراع وعاء أودلوخشبي، ويوضع في الطرف الآخر كتلة أووزن، فعندما يتم دفع طرف الذراع الحامل للدلوللأسفل يمتلئ بالماء، ثم تقوم الكتلة أوالوزن بموازنة الذراع وحمل الدلوللأعلى مرة أخرى ويتم بعدها تفريغ محتوى الوعاء في وعاء آخر وتستمر العملية بهذه الطريقة.

فيديويوضح عمل مضخة الشادوف القديمة

أنواع المضخات

تصنف المضخات بحسب مبدأ العمل والكيفية التي يتم فيها زيادة ضغط السائل إلى نوعين رئيسيين كما يلي:

المضخات الديناميكية

مجموعة من المضخات في محطة ضخ

تسمى أيضا مضخات الطرد المركزي (Centrifugal pump) وهي المضخات التي تحمل ضغط السائل بشكل متواصل عن طريق تحويل الطاقة الحركية للسائل إلى ضغط باستخدام محور دوران (Shaft) ودفاع (Impeller). يعمل هذا النوع من المضخات بمبدأ برنولي الذي ينص على حتى ضغط السائل يزيد إذا قلت سرعته.

بحسب كود التصميم رقم 610 الصادر عن المعهد الأمريكي للبترول (API 610) وهوكود التصميم الذي يعتمده أغلب المهندسين والمصممين في العالم، فإن هذا النوع من المضخات يقسم إلى ثلاث أنواع فرعية:

الرقم	الإسم العربي	الأسم الإنجليزي	الوصف
1	مضخات الدفاع المعلق	overhang Pump	هي المضخة التي يقع فيها الدفاع (impeller) على طرف محور الدوران (Shaft )
2	مضخات الدفاع الواقع بين كراسي التحميل	Impeller between Bearings	هي المضخة التي يقع فيها الدفاع بين كراسي التحميل (Bearings)
3	المضخات العامودية	Vertical Pumps	المضخات التي يقع فيها الدفاع في الأسفل بينماقد يكون المحرك أوالموتور في الأعلى مرتبط مع المضخة بشكل عامودي.

مضخات الإزاحة الجانبية

مضخة ترسية

وهي المضخات التي تحمل ضغط السائل عن طريق حصره في مكان ثابت الحجم، فيجبر السائل على الهروب من مخرج المضخة بسبب خاصية (عدم قابلية الانضغاط) للسوائل. تقسم مضخات الإزاحة الجانبية إلى نوعين رئيسيين:

الرقم	الإسم العربي	الأسم الإنجليزي	الوصف
1	المضخات الترددية	Reciprocating Pumps	وهي المضخات التي يتحرك فيها المكبس حركة ترددية للإمام والخلف بخط مستقيم
2	المضخات الدوارة	Rotary Pumps	وهي المضخات التي تحتوي على جزء دوار محصور في مكان مغلق يتحرك حركة دائرية حول محوره، من الأمثلة عليها المضخة الترسية، حيث تكون الأجزاء المتحركة فيها هي تروس الجير.

التطبيقات

تُستخدم المضخات لمختلف الأغراض، تتضمّن الاستخدامات القديمة للمضخة في طواحين الهواء وطواحين الماء لضخ المياه. وفي الوقت الحاضر تستخدم المضخات في الرّي وضخ المياه ونقل وتعبئة مشتقات البترول، وفي محطات الصرف الصحي وأنظمة التكييف والتبريد، وللسيطرة على الفيضانات. ونظراً لاستخداماتها الواسعة، فإن المضخات تتوفر بمختلف الأشكال والأحجام، فمنها الصغير جداً ومنها الكبير جداً، وكذلك هناك المضخات التي تعمل تحت ضغط هائل إلى التي تعمل تحت ضغط منخفض.

تهيئة المضخة

لا يمكن للمضخات التي تتعامل مع السوائل حتى تسحب الهواء، لذلك يجب في البداية حتى يتم تزويد خط التغذية الموصول بالهيكل الداخلي للمضخة بالسائل الذي يُراد ضخّه. وتسمى هذه العملية بتهيئة المضخة - Priming pump، ولوقمنا بتشغيل المضخة من غير تهيئتها بالسائل اللازم، فإن المضخة ستقوم بسحب الهواء أولاً إلى داخلها مما يؤدي إلى توقف عملها إلى حتى يتم شفط الهواء منها وإعادة ملئ خط التغذية بالماء.

المضخة كمزوّد للمياه

أول تصوّر أوروبي لمضخة مكبس، بواسطة Taccola ، c.1450. [19

إحدى أنواع المضخات المتعارف عليها عالمياً هي المضخة اليدوية، إذ كانت تستخدم قديماً في سدود المياه قبل خلق تمديدات المياه. تقوم هذه المضخات بسحب المياه مباشرة من المصدر، من غير تصفية ولا تعدين، واستهلاك المياه من هذه المضخة يؤدي إلى الكثير من الأمراض. أما المضخات اليدوية الحديثة فهي تصنف على أنها أفضل خيار من حيث الديمومة والتكلفة لتزويد المياه بشكل آمن، غالبا تستخدم في المناطق الحضرية في الدول النامية. المضخة اليدوية يمكن لها حتى تصل إلى أماكن عميقة في الأرض لسحب المياه، والتي لا يمكن الوصول إليها بشرياً.

انظر أيضاً

ضخ

المراجع

^ nelsom (2005). Pump Characteristics and Applications. Taylor & Francis Group, LLC. صفحة 525.
^ (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. اطلع عليه بتاريخ 22 فبراير 2020. Invalid |script-title=: missing prefix (مساعدة)
^ . مؤرشف من الأصل فيخمسة مارس 2016. اطلع عليه بتاريخ 22 فبراير 2020. Invalid |script-title=: missing prefix (مساعدة)
^ (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 29 أبريل 2015. اطلع عليه بتاريخ 22 فبراير 2020. Invalid |script-title=: missing prefix (مساعدة)