مضخة

صورة لمضخة يتم تشغيلها باستخدام محرك كهربائي

المضخة (بالإنجليزية:Pump) آلة ميكانيكية أو جهاز 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^[1]، 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)، أو الفولاذ 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 لرفع المياه من مستوى إلى آخر لاستخدامها في الري.^[2]. ولعل أول وسيلة لذلك قد ظهرت في بلاد الرافدين، حيث أظهرت نقوش آكادية "الشادوف".^[3]، والذي كان يتألف من محور خشبي طويل يعلق على هيكل خشبي في نقطة ارتكاز تقع في خمس المحور. يعلق في الطرف الأطول دلو وفي الطرف الأقصر ثقل من الحجارة. وهكذا ينزل مستخدم الشادوف الدلو إلى الساقية لملئه بالماء ليقوم الثقل الموازن برفعه وإفراغه في المكان المناسب.^[4].

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 أو دلو خشبي، ويوضع في الطرف الآخر كتلة أو وزن، فعندما يتم دفع طرف الذراع الحامل للدلو للأسفل يمتلئ بالماء، ثم تقوم الكتلة أو الوزن بموازنة الذراع ورفع الدلو للأعلى مرة أخرى ويتم بعدها تفريغ محتوى الوعاء في وعاء آخر وتستمر العملية بهذه الطريقة.

• فيديو يوضح عمل مضخة الشادوف القديمة

أنواع المضخات

تصنف المضخات بحسب مبدأ العمل والطريقة 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 ترفع ضغط السائل بشكل متواصل عن طريق تحويل الطاقة الحركية للسائل إلى ضغط باستخدام محور دوران (Shaft) و دفاع (Impeller). يعمل هذا النوع من المضخات بمبدأ برنولي الذي ينص على أن ضغط السائل يزيد إذا قلت سرعته.

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

مضخات الإزاحة الجانبية

مضخة ترسية

وهي المضخات التي ترفع 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:

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 أن تسحب الهواء، لذلك يجب في البداية أن يتم تزويد خط التغذية الموصول بالهيكل الداخلي للمضخة بالسائل الذي يُراد ضخّه. وتسمى هذه العملية  بتهيئة المضخة - Priming pump، ولو قمنا بتشغيل المضخة من غير تهيئتها بالسائل اللازم، فإن المضخة ستقوم بسحب الهواء أولاً إلى داخلها مما يؤدي إلى توقف عملها إلى أن 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 صنع تمديدات المياه. تقوم هذه المضخات بسحب المياه مباشرة من المصدر، من غير تصفية ولا تعدين، واستهلاك المياه من هذه المضخة يؤدي إلى العديد 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 أن تصل إلى أماكن عميقة في الأرض لسحب المياه، والتي لا يمكن الوصول إليها بشرياً.

انظر أيضاً

• ضخ

المراجع

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة هندسة تطبيقية
• موسوعة تقانة
• موسوعة ماء