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Written by Garima Kanwar | Blog: Rajasthan Polytechnic
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Subject: Hydraulics (CE 4001 Same as CC/CV 4001)
Branch: Civil Engineering 🏗️
Semester: 4th Semester 📚
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हाइड्रोलिक पंप: CE 4001 का यूनिट 5
हाइड्रोलिक पंप विभिन्न फ्लूड सिस्टम्स में महत्वपूर्ण घटक होते हैं, जो तरल पदार्थों को एक स्थान से दूसरे स्थान तक स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, चाहे वह औद्योगिक अनुप्रयोगों में हो या घरेलू उपयोगों में जैसे जल आपूर्ति और जल निकासी प्रणालियाँ। इस ब्लॉग में, हम राजस्थान पॉलिटेक्निक के चौथे सेमेस्टर के यांत्रिक अभियंत्रण छात्रों के लिए हाइड्रोलिक्स कोर्स (CE 4001) का यूनिट 5: हाइड्रोलिक पंप्स का अध्ययन करेंगे। यह यूनिट पंप्स के मूलभूत सिद्धांत, उनके प्रकार, पंपिंग सिस्टम में शामिल हेड्स और किसी विशेष आवेदन के लिए सही पंप का चयन करने के तरीके को कवर करता है।
5. हाइड्रोलिक पंप्स
एक पंप एक यांत्रिक उपकरण है जिसका उपयोग तरल (द्रव या गैस) को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा को हाइड्रोलिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। पंप का कार्य तरल का दबाव बढ़ाना है ताकि उसे पाइपों या अन्य कंड्यूइट्स के माध्यम से स्थानांतरित किया जा सके। हाइड्रोलिक सिस्टम्स में, पंप एक आवश्यक घटक होता है जो द्रव को एक्टुएटर्स (जैसे हाइड्रोलिक सिलेंडर या मोटर) तक पहुँचाने और यांत्रिक कार्यों के लिए आवश्यक बल उत्पन्न करने के लिए काम करता है।
5.1 पंप की अवधारणा
पंप की अवधारणा उसके द्वारा द्रवों को स्थानांतरित करने की क्षमता के आसपास घूमती है, चाहे वह उनकी गति बढ़ाने (केंद्रीय पंपों में) या द्रव की एक निश्चित मात्रा को विस्थापित करने (रिसिप्रोकेटिंग पंपों में) द्वारा हो। पंप के लिए ऊर्जा का स्रोत एक विद्युत मोटर, एक डीजल इंजन, या यहां तक कि मैन्युअल प्रयास हो सकता है। पंप सिस्टम के माध्यम से प्रवाह उत्पन्न करता है और दबाव भिन्नताओं का निर्माण करता है, जो पाइपों और वाल्वों में प्रतिरोध के खिलाफ द्रवों की गति में सहायता करता है।
5.2 पंप के प्रकार
हाइड्रोलिक पंपों के विभिन्न प्रकार होते हैं, प्रत्येक को विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया जाता है, जो प्रवाह दर, दबाव, और द्रव की विशेषताओं जैसे कारकों पर निर्भर करता है।
5.2.1 सेंट्रीफ्यूगल पंप
सेंट्रीफ्यूगल पंप वह सबसे सामान्य प्रकार का पंप होता है जो औद्योगिक अनुप्रयोगों में जल और अन्य तरल पदार्थों को स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह रोटेटिंग इम्पेलर की गतिज ऊर्जा का उपयोग करके द्रव की गति बढ़ाता है और उसे दबाव ऊर्जा में परिवर्तित करता है। द्रव पंप में इम्पेलर के केंद्र के पास प्रवेश करता है, और घुमते हुए ब्लेड्स द्रव को बाहर की ओर त्वरित करते हैं, जिससे दबाव उत्पन्न होता है।
कार्य सिद्धांत:
- द्रव पंप इम्पेलर में केंद्र (आंख) से प्रवेश करता है।
- इम्पेलर घूमता है, द्रव की गति बढ़ाते हुए।
- द्रव को फिर डिस्चार्ज पाइप के माध्यम से बाहर भेजा जाता है।
विशेषताएँ:
- बड़े प्रवाह दर और निम्न से मध्यम दबावों के लिए प्रभावी।
- पानी, तेल और रसायनों जैसे तरल पदार्थों को संभालने के लिए उपयुक्त।
- गैसों या उच्च विस्कोसिटी वाले तरल पदार्थों को प्रभावी ढंग से पंप नहीं कर सकता।
अनुप्रयोग:
- जल आपूर्ति प्रणालियाँ
- HVAC (हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग) सिस्टम
- रासायनिक प्रसंस्करण
5.2.2 रिसिप्रोकेटिंग पंप
एक रिसिप्रोकेटिंग पंप एक पिस्टन या डायाफ्राम का उपयोग करके प्रत्येक स्ट्रोक के दौरान द्रव की एक निश्चित मात्रा को विस्थापित करता है। यह पिस्टन को एक सिलेंडर के अंदर आगे-पीछे हिलाकर काम करता है, जिसमें इनटेक स्ट्रोक पर द्रव को कक्ष में खींचा जाता है और डिस्चार्ज स्ट्रोक पर इसे विस्थापित किया जाता है।
कार्य सिद्धांत:
- पंप का पिस्टन सिलेंडर में अंदर और बाहर चलता है, इनटेक स्ट्रोक पर शोषण उत्पन्न करता है और डिस्चार्ज स्ट्रोक पर दबाव उत्पन्न करता है।
- एक चेक वाल्व इनलेट और आउटलेट पर यह सुनिश्चित करता है कि द्रव केवल एक दिशा में बहता है।
विशेषताएँ:
- उच्च दबाव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त, लेकिन कम प्रवाह दर के साथ।
- उच्च विस्कोसिटी वाले द्रवों और स्लरी को पंप करने में सक्षम।
- कुछ अनुप्रयोगों में पल्सेटिंग फ्लो एक नकारात्मक पहलू हो सकता है।
अनुप्रयोग:
- तेल और गैस पाइपलाइन्स
- जल उपचार संयंत्र
- उच्च दबाव धोने की प्रणालियाँ
5.2.3 सबमर्सिबल पंप
एक सबमर्सिबल पंप उस द्रव में पूरी तरह से डूबने के लिए डिज़ाइन किया गया होता है जिसे वह पंप कर रहा होता है। इन पंपों को सील किया जाता है और द्रव में डूबा रहता है ताकि शोषण पाइप की आवश्यकता न हो। इनका उपयोग अक्सर कुओं, टैंकों और संप पिट्स से जल पंप करने के लिए किया जाता है।
कार्य सिद्धांत:
- पंप पूरी तरह से पानी या द्रव की सतह के नीचे रखा जाता है, और मोटर भी द्रव में डूबी होती है या द्रव में स्थित होती है।
- पंप इम्पेलर के माध्यम से दबाव उत्पन्न करता है, जिससे द्रव सतह तक उठता है।
विशेषताएँ:
- शांत संचालन क्योंकि पंप डूबा रहता है।
- गहरे कुएं से पंपिंग या उन स्थानों के लिए आदर्श जहां पंप को द्रव में डूबने की आवश्यकता होती है।
- पानी में ठोस कणों को संभाल सकता है (पंप के प्रकार पर निर्भर करता है)।
अनुप्रयोग:
- पीने के पानी या सिंचाई के लिए कुएं के पंप
- सूप पिट्स या बाढ़ग्रस्त क्षेत्रों का निस्तारण
- जल उपचार संयंत्र
5.3 पंपिंग सिस्टम में हेड्स
पंप सिस्टम में, हेड उस ऊर्जा या दबाव को संदर्भित करता है जो पंप द्रव में जोड़ता है। हाइड्रोलिक सिस्टम्स में कई प्रकार के हेड्स होते हैं:
5.3.1 सक्शन हेड
सक्शन हेड वह ऊँचाई होती है जो पंप के इनलेट से द्रव के ऊपर होती है। यह वह दबाव होता है जो पंप इनलेट पर उपलब्ध होता है ताकि सक्शन पाइप के प्रतिरोध को पार किया जा सके और द्रव को पंप में खींचा जा सके।
उदाहरण: यदि पंप जल स्रोत (जैसे कुएं) के नीचे स्थित है, तो सक्शन हेड एक सकारात्मक मान होगा।
5.3.2 डिलीवरी हेड
डिलीवरी हेड वह ऊँचाई या दबाव होता है जिससे पंप द्रव को आउटलेट पर भेजता है। यह वह कुल ऊँचाई होती है जिसे पंप द्रव को इनलेट से डिस्चार्ज प्वाइंट तक उठाता है।
उदाहरण: यदि पंप जल को 20 मीटर की ऊँचाई तक उठा रहा है, तो डिलीवरी हेड 20 मीटर होगा।
5.3.3 स्टैटिक हेड
स्टैटिक हेड वह ऊर्ध्वाधर दूरी होती है जो द्रव स्रोत (इनलेट) और डिस्चार्ज प्वाइंट (आउटलेट) के बीच होती है। यह सकारात्मक या नकारात्मक मान हो सकता है, जो पंप की स्थिति पर निर्भर करता है।
5.3.4 मैनोमेट्रिक हेड
मैनोमेट्रिक हेड सक्शन हेड, डिलीवरी हेड और सिस्टम में दबाव हानियों (घर्षण, मोड़ों, वाल्व आदि के कारण) का योग होता है। यह वह वास्तविक हेड होता है जिसे पंप को द्रव को इनलेट से आउटलेट तक ले जाने के लिए पार करना होता है।
सूत्र:
Hmanometric = Hstatic + Hfriction losses
पंप का चयन और चयन
किसी आवेदन के लिए सही पंप का चयन विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है:
- प्रवाह दर: उस मात्रा के आधार पर निर्धारित करें जो पंप करने के लिए द्रव की आवश्यकता है।
- हेड आवश्यकताएँ: कुल हेड (सक्शन हेड, डिलीवरी हेड, घर्षण हानियाँ) निर्धारित करें।
- द्रव की विशेषताएँ: पंप को द्रव के प्रकार (पानी, स्लरी, तेल) और उसकी विशेषताओं (विस्कोसिटी, तापमान, ठोस सामग्री) के साथ संगत होना चाहिए।
- प्रभावशीलता: पंप की प्रभावशीलता पर विचार करें, क्योंकि यह ऊर्जा खपत को प्रभावित करेगा।
- संचालन की स्थितियाँ: संचालन समय, दबाव आवश्यकताओं और पर्यावरणीय स्थितियों पर विचार करें।
अभ्यास के लिए महत्वपूर्ण प्रश्न:
- सेंट्रीफ्यूगल पंप के कार्य सिद्धांत का वर्णन करें। यह रिसिप्रोकेटिंग पंप से कैसे भिन्न है?
- एक पंप के लिए मैनोमेट्रिक हेड की गणना करें जिसमें सक्शन हेड 5 मीटर, डिलीवरी हेड 10 मीटर, और घर्षण हानियाँ 2 मीटर हैं।
- एक सबमर्सिबल पंप के उपयोग के फायदे और नुकसान समझाएं।
- एक दिए गए प्रवाह दर के लिए, आप औद्योगिक आवेदन में पंप के प्रकार का चयन कैसे करेंगे?
- पंपिंग सिस्टम में विभिन्न प्रकार के हेड्स को समझना क्यों आवश्यक है? उदाहरणों के साथ समझाएं।
निष्कर्ष
इस यूनिट में, हमने हाइड्रोलिक पंप्स के बारे में सीखा, जिसमें उनके प्रकार (सेंट्रीफ्यूगल, रिसिप्रोकेटिंग, और सबमर्सिबल) और पंपिंग सिस्टम्स में शामिल हेड्स का अध्ययन किया। विभिन्न पंपों के कार्य सिद्धांत को समझना इंजीनियरों को विशेष अनुप्रयोगों के लिए सही प्रकार के पंप का चयन करने में मदद करता है, जिससे द्रव परिवहन में दक्षता सुनिश्चित होती है। विभिन्न प्रकार के हेड्स की गणना और प्रबंधन जानने से इंजीनियर पंप प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकते हैं और यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि सिस्टम विभिन्न परिस्थितियों में प्रभावी ढंग से काम करता है।
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