نحوه انتقال سیال از طریق پمپ دندهای چگونه است؟
پمپ‌های دندهای مختلف با جابجایی حجمی متوسط یکسان اما با تعداد دندانه‌های مختلف در دو نوع دنده محرک و متحرک طراحی شده‌اند. ویژگی‌های موج‌دار جریان این پمپ‌‌‌ها به طور سیستماتیک با استفاده از تبدیل فوریه سریع FFT مقایسه می‌شوند! روش‌‌‌ها و نتیجه گیری‌های کلی از این روش‌‌‌ها استخراج می‌شود.
شکل 1 نمای مقطعی را نشان می‌دهد که از طریق چرخ دنده‌های یک پمپ دندهای معمولی گرفته شده است. توجه: مانند اکثر طرح‌های پمپ دندهای واقعی،این پمپ با دو چرخ دنده یکسان که برای جابجایی سیال استفاده می شود نشان داده شده است. در تحلیلی که در ادامه می‌آید، تعداد دندانه‌های هر چرخ دنده تغییر می‌کند و بنابراین به طور کلی، دو چرخ دنده یکسان نخواهند بود.
تعداد دندانه‌های دنده 1 با N1 و تعداد دندانه‌های دنده 2 با N2 داده می‌شود. در هر صورت، شعاع اضافی هر چرخ دنده با بعد ra 1،2، شعاع گام با r p1،2، و فاصله مرکزی بین شفت‌‌‌ها با بعد C مشخص می شود. توجه: زیرنویس‌های 1 و 2 به ترتیب نشان دهنده دنده رانندگی و رانده است. ضخامت چرخ دنده‌‌‌ها در کاغذ با ابعاد w ~ در شکل 1 نشان داده نشده است.
چرخ دنده‌‌‌ها در یک محفظه با تحمل نزدیک قرار دارند که دریچه تخلیه را از دریچه ورودی جدا‌‌‌‌می کند. یک شفت خارجی به چرخ دنده 1 متصل است در حالی که چرخ دنده دیگر توسط یک شفت داخلی و یاتاقان پشتیبانی می شود. توجه: شفت‌های متصل به چرخ دنده‌‌‌ها در شکل 1 نشان داده نشده‌اند زیرا از کاغذ بیرون زده‌اند.
چرخ دنده محرک و شفت با سرعت زاویه‌‌ای v1 می‌چرخند. چرخ دنده رانده در جهت مخالف با سرعت زاویه‌‌ای v2 می‌چرخد. هنگام در نظر گرفتن عملکرد یک پمپ دندهای، این یک اشتباه رایج است که فرض کنیم جریان سیال از مرکز پمپ ~ یعنی از طریق هندسه چرخ دنده مشبک انجام می‌شود. این چیزی نیست که اتفاق بیفتد.
جریان سیال
برای تولید جریان با یک پمپ دنده ای مایع در اطراف بیرون هر چرخ دنده در داخل هر شکاف دندانهای حمل می‌شود! از سمت ورودی پمپ تا سمت تخلیه پمپ. از آنجایی که دندانه‌های چرخ دنده درون گیربکس مشبک می‌شوند، مایع توسط یک دندان جفت گیری از هر شکاف دندانی فشرده می‌شود و در نتیجه به خط تخلیه پمپ جابجا می‌شود. در سمت ورودی، دندانه‌های چرخ دنده از مش بیرون می‌آیند.
در این شرایط، مایع برای حجم دندانهای جفت‌گیری که اکنون در حال تخلیه فضای هر دندان هستند، پس‌پر می‌شود. این پس‌پر کردن، سیال را از طریق دریچه ورودی محفظه پمپ به داخل پمپ می‌کشد. این فرآیند برای هر دور پمپ تکرار می‌شود و در نتیجه سیال را با سرعتی متناسب با سرعت پمپ جابجا می‌کند. متغیرهای بدون بعد قبل از انجام این تحقیق، غیربعدی کردن متغیرهایی که مورد استفاده قرار خواهند گرفت، حائز اهمیت است.
این نه تنها توسعه معادلات را با حذف عوامل مقیاس مختلف در هر معادله ساده می‌کند، بلکه نتایج را برای کاربر نهایی این تحقیق عمومی‌ترین و مفیدتر می‌کند. با ایجاد معادلات غیر بعدی، نتایج برای پمپ‌های دندهای با هر اندازه فیزیکی قابل استفاده است.
نتایج نهایی ممکن است به سادگی بر اساس قوانینی که برای غیر بعدی کردن کمیت خاص مورد علاقه استفاده شده‌اند، مقیاس بندی شوند. متغیرهای بدون بعد که در این کار مورد استفاده قرار خواهند گرفت به طور کلی به شرح زیر است:
تجزیه و تحلیل جریان پمپ در تحلیل زیر، پمپ ایده آل با فرض موارد زیر در نظر گرفته می‌شود:
- سیال تراکم ناپذیر است
- نشت مایع نادیده گرفته شده است
- قطعات پمپ سفت و غیر قابل انعطاف هستند
شکل 2 یک ناحیه متقاطع را نشان می‌دهد که محفظه تخلیه پمپ دنده را مشخص می‌کند. در یک لحظه خاص در زمان، مرزهای این محفظه حجم کنترل مورد علاقه را مشخص می‌کند. از آنجایی که سیال تراکم ناپذیر است، حجم کل ورودی به محفظه تخلیه باید برابر با حجم کل خروجی از محفظه تخلیه باشد. شکل 2 حجم های بی نهایت کوچکی را نشان می‌دهد که در یک لحظه خاص از مرزهای حجم کنترل عبور می‌کنند.
توجه
مواد داخل این حجم ها بی ربط است زیرا همه چیز تراکم ناپذیر در نظر گرفته می‌شود، با این حال، حجم‌های بی نهایت کوچک معمولاً از هر دو ماده پمپ دنده تشکیل شده است. سیستم‌های مختصات هندسه مش. شکل‌های 3 و 4 شماتیک‌های مش چرخ دنده را نشان می‌دهند که بین دو دندان قرار می‌گیرد که فوراً حجم کنترل محفظه تخلیه را مشخص می‌کند.
شکل 3 اولین نقطه تماس دندان بین دندان‌ها را نشان می‌دهد در حالی که شکل 4 نقطه میانی تماس دندان را نشان می‌دهد. در این شماتیک‌ها، دو سیستم مختصات دکارتی نشان داده شده است: ~1! یک سیستم مختصات دکارتی ثابت وجود دارد که با مختصات X-Y بزرگ نشان داده می‌شود و ~2! یک سیستم مختصات دکارتی در حال چرخش وجود دارد که با کوچک نشان داده می‌شود.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)