पंपपुराण – भाग ३ – तांत्रिक माहिती

१ : पंपामधून मिळणारा दाब आणि प्रवाह

3-1 pumpcurves

पंपाचा विचार करतांना तो दर मिनिटाला अमूक इतके लीटर पाणी पुरवू शकतो एवढी माहिती पुरेशी नसते. त्या पंपाने तेवढे पाणी किती मीटर उंच उचलले जाऊ शकते हे सुध्दा महत्वाचे असते. या दोन्ही संख्यांचा गुणाकार करून त्या पंपाच्या कार्यशक्तीची कल्पना येते. एकच विशिष्ट पंप काही प्रमाणात जास्त उंचीवर कमी पाणी चढवू शकतो आणि कमी उंचीवर जास्त पाण्याचा पुरवठा करू शकतो, पण या दोन गोष्टी व्यस्त प्रमाणात नसतात. दर मिनिटाला दोनशे लीटर पाणी वीस मीटर उंचावर पोचवणारा पंप वीस लीटर पाणी दोनशे मीटर उंच उचलू शकत नाही. कदाचित पंचवीस तीस मीटरच्या वर पाण्याचा एक थेंबसुध्दा जाणार नाही. याचप्रमाणे पाण्याला खूप अधिक दाब देऊन उंच उचलू शकणारा पंप कमी दाबावर फार मोठा प्रवाह उत्पन्न करू शकत नाही. वीस लीटर पाणी दोनशे मीटर उंच उचलू शकणारा पंप वीस मीटरवरसुद्धा फक्त पंचवीस तीस लीटर एवढेच पाणी पोचवेल. यामुळे कोणताही ठराविक पंप किती दाबाचा किती प्रवाह निर्माण करू शकतो हे समजून घेता येणे शक्य असते तसेच आवश्यक असते.

नवीन उत्पादन बाजारात आणतांना त्याचा एक नमूना तयार करून त्याचे टाइप टेस्टिंग करतात. यासाठी त्या पंपाला जोडलेल्या नळाला एक प्रेशर गेज, फ्लोमीटर आणि व्हॉल्व्ह जोडून ते पाणी त्यांच्यावाटे पुन्हा जलाशयात सोडले जाते. हा व्हॉल्व्ह पूर्णपणे बंद केला की पाइपमधून पाणी वाहण्याचा मार्ग बंद होतो. त्यामुळे इंपेलरने केंद्रामधून बाहेरच्या बाजूला ढकललेले पाणी पंपाच्या बाहेर पडू शकत नाही, ते पंपाच्या आंतच बंदिस्त राहते आणि त्यामुळे पंपाच्या आतील पाण्याचा दाब वाढतो. त्यानंतर इंपेलरमुळे आंतले पाणी मिक्सरमधल्या ताकासारखे जागच्या जागीच घुसळले जाते. इतर प्रकारची बहुतेक यंत्रे अशा प्रकारचा अडथळा आल्यास कदाचित बिघडतात, पण सेंट्रिफ्यूगल पंप निदान कांही काळ तरी सुरळीतपणे पाणी घुसळत राहतो. त्यामुळे पाणी तापते आणि तपमान वाढल्यामुळे वेगळ्या प्रकारच्या समस्या निर्माण होतात, शिवाय त्यात ऊर्जेचा अपव्यय होतो, या कारणांमुळे मुद्दाम कोणी हा पंपही निष्कारण असा चालवू नये, पण चांचणी घेण्यासाठी तो तसा चालवला जातो आणि त्याने कांही नुकसान होत नाही. पंपामुळे निर्माण होणारा हा पाण्याचा अधिकतम दाब असतो, पण तो प्रत्यक्ष व्यवहारात कुठल्याही कामाचा नसतो. फक्त पंप आणि पाइप वगैरेंच्या डिझाईनच्या आंकडेमोडीसाठी हा आकडा विचारात घ्यावा लागतो.

त्यानंतर तो व्हॉल्व्ह थोडासा उघडला की त्यातून पाण्याचा प्रवाह सुरू होतो आणि पाण्याला वाहण्यासाठी वाट मिळाल्यामुळे त्याचा दाब कमी होतो. त्या प्रवाहाचे प्रमाण तसेच त्यावेळी असलेला पाण्याचा दाब हे दोन्ही वेगवेगळ्या उपकरणांमार्फत मोजून त्याची नोंद ठेवतात. जसजसा व्हॉल्व्ह अधिकाधिक उघडला जातो तसतसा पाण्याचा प्रवाह वाढत जातो आणि दाब कमी होत जातो. तो पूर्णपणे उघडल्यानंतर जेवढा प्रवाह त्यातून निघेल त्याहून जास्त मिळू शकत नाही. ही अधिकाधिक क्षमतासुध्दा क्वचितच वापरली जाते. पाण्याचा प्रवाह आणि दाब मोजत असतांनाच त्यासाठी किती वीज खर्च झाली याचीही मोजणी करून पंपाची कार्यक्षमता ठरवली जाते. जास्तीत जास्त कार्यक्षमता ज्यायोगे मिळेल अशा प्रकाराने पंपाचा उपयोग करणे शहाणपणाचे असते. ही सगळी मोजमापे आणि निष्कर्ष तक्त्यात मांडून ठेवली जातात आणि त्यांचा आलेख काढला जातो. याला पंप कॅरेक्टरिस्टिक्स म्हणतात. पंपाची निवड करण्यापासून तो प्रत्यक्षात कशा प्रकारे चालवायचा हे ठरवण्यापर्यंत अनेक प्रसंगी त्याचा उपयोग होतो.

असा एक आलेख वरील चित्रात दाखवला आहे. एकाच प्रकारच्या तीन वेगवेगळ्या साइझच्या तीन वक्ररेषा यांत दिसतात. जसजसा साइझ वाढेल त्यानुसार त्या पंपातून अधिक दाब निर्माण होऊ शकतो, तसेच अधिक प्रवाह मिळतो. ज्या सर्किटमध्ये पाण्याचा प्रवाह जात असतो त्यात असलेल्या पाइपलाइनी, त्यातील चढ-उतार, वळणे, व्हॉल्व्ह, मीटर वगैरे सर्वांमुळे प्रवाहाला जो अडथळा होतो त्यामुळे जास्त प्रवाहासाठी जास्त दाबाची गरज पडते. प्रवाह आणि दाब यांच्यामधला परस्परसंबंध लाल रंगाच्या दोन सिस्टीम कर्व्हमधून दाखवला आहे. लाल आणि काळ्या रंगांमधल्या वक्ररेषा ज्या बिंदूशी एकमेकींना छेद देतात त्याला ऑपरेटिंग पॉइंट म्हणतात. त्या विशिष्ट परिस्थितीमध्ये पंपातून पाण्याचा किती प्रवाह वाहेल आणि त्यासाठी पाण्याचा किती दाब निर्माण होईल या गोष्टी हा बिंदू दर्शवतो. आपल्या गरजेनुसार किती दाबावर किती पाण्याची आवश्यकता आहे हे पाहून त्यानुसार पंपाची निवड केली जाते.

. . . . . . . . . . .

 २ : इंपेलरची रचना

३-२ impellers

पंपाची क्षमता तसेच कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी अनेक उपाय योजले जातात. इंपेलरला वेगाने फिरवण्यामुळे पाण्याला गती मिळून त्याचा प्रवाह सुरू होत असल्यामुळे इंपेलर हा पंपामधील सर्वाधिक महत्वाचा पार्ट आहे. वरील चित्रात दाखवल्याप्रमाणे इंपेलरची रचना तीन प्रकारे केली जाते. फुलाच्या पाकळ्या जशा मुळाशी त्याच्या देठाला जोडलेल्या असतात, त्याप्रमाणे ओपन इंपेलरची पाती त्याच्या मध्यभागी असलेल्या रिंगला जोडलेल्या असतात. हा इंपेलर जेंव्हा फिरत असतो त्या वेळी परीघाच्या दिशेने फेकले जाणाऱ्या पाण्यातला कांही भाग बाजूला ढकलला जातो आणि तिथल्या पोकळीतून केंद्राकडे परत येतो. यामुळे पंपाची कार्यक्षमता (एफिशियन्सी) थोड्या प्रमाणात कमी होते. पूर्णपणे बंदिस्त असलेल्या इंपेलरची पाती त्यांच्या दोन्ही बाजूने जोडलेल्या वर्तुळाकार चकत्यांमध्ये बंद असतात. त्यामुळे इंपेलरने ढकललेले सारे पाणी परीघाकडेच जाते आणि पंपाची कार्यक्षमता वाढते. सेमीश्राउडेड इंपेलरची पाती एका बाजूला एका चकतीला जोडलेली असतात तर दुसऱ्या बाजूला उघडी असतात. त्यामुळे पंपाची कार्यक्षमता इतर दोन प्रकारांच्या मध्ये असते.

हे तीन वेगळे प्रकार असण्याची गरज काय आहे असे वाटेल, पण तीन्ही प्रकारांचे कांही वेगवेगळे फायदेसुध्दा आहेत. फुल्ली श्राउडेड इंपेलरची रचना गुंतागुंतीची असल्यामुळे तो बनवण्यात अडचणी असतात, त्यासाठी जास्त कच्चा माल लागतो आणि त्याला जास्त खर्च येतो. त्यामुळे पंपाची किंमत वाढते. ओपन इंपेलर बनवणे त्या मानाने सोपे असते आणि आणि स्वस्त पडते. पंपाची कार्यक्षमता इतरही अनेक कारणांमुळे बदलते. त्यावर प्रभाव पाडणाऱ्या इतर गोष्टींवर नियंत्रण ठेवता येत नसेल तर कार्यक्षमता वाढवण्याच्या बाबतीत महागड्या इंपेलरचा फारसा उपयोग होणार नाही.

एफिशियन्सी वाढणे याचाच अर्थ ते मशीन चालवण्यासाठी कमी ऊर्जा लागणे असा होतो. हा पंप दिवसातून जास्त वेळ चालवला जात असेल तर तितक्या प्रमाणात कार्यक्षमतेचा जास्त फायदा मिळून विजेची बचत होईल. पण त्या पंपाचा उपयोगच कमी होत असेल तर ती बचत जाणवणार नाही. कांही ठिकाणच्या ग्रामीण भागात विजेच्या वापराचे मोजमाप करणारे मीटरच नसते. विजेच्या वापरासाठी दर महिन्याला एक ठराविक रक्कम द्यायची असते. कांही जागी विजेचा पुरवठा अल्प दराने केला जातो तर कधीकधी विजेची बिले माफ केली जातात. अशा ग्राहकांना कार्यक्षमतेची पर्वा असायचे कारण नसते. विजेची खपत कमी करण्यापेक्षा पंपाची किंमत कमी असणे त्यांच्या दृष्टीने अधिक आकर्षक असते.

मूळ किंमत कमी असल्यामुळे ओपन इंपेलरला पसंती दिली जाते, तर चालवण्याचा खर्च कमी पडत असल्यामुळे सतत चालत राहणाऱ्या महाग असलेला बंदिस्त इंपेलर परवडतो. याशिवाय आणखी एक कारण आहे. इंपेलरच्या पात्यांना जोडलेल्या चपट्या पट्टीमुळे त्याला बळकटी येते आणि आयुष्य वाढते. एका बाजूला पट्टी लावलेला सेमीश्राउडेड इंपेलर वापरला तर तुलनेने कमी किंमत, कमी खर्च आणि अधिक आयुष्य असे मिश्रण तयार होते. याखेरीज आणखी कांही गोष्टींचा विचार केला जातो. पंपातून जे पाणी जाणार आहे ते कितपत स्वच्छ किंवा गढूळ आहे, त्यात कोणत्या प्रकारचा कचरा वाहून येण्याची शक्यता आहे, पंप बराच काळ वापरात नसला तर कसला गाळ त्यात साचू शकतो वगैरे बाबींमुळे पंपाच्या चालण्यात पडणारा फरक वेगवेगळ्या इंपेलरच्या बाबतीत कमी जास्त असतो. त्या सगळ्यांचा विचार करून त्यानुसार निवड करणे फायद्याचे असते.

. . . . . . . . . . .

 ३ : इंपेलरचे प्रकार

३-३ impellers2

वर्तुळाच्या केंद्रबिंदूपासून त्याच्या परीघाला जोडणाऱ्या सरळरेषेला इंग्रजीत रेडियस असे म्हणतात आणि त्या रेषेने दर्शवलेल्या दिशेला रेडियल डायरेक्शन असे संबोधित केले जाते. उदाहरणार्थ, सूर्यापासून निघालेले सूर्यकिरण रेडियली सर्व बाजूंना जात असतात. सेंट्रिफ्यूगल पंपाच्या इंपेलरच्या केंद्रापाशी असलेले पाणी असेच रेडियल दिशेने त्याच्या परीघाच्या पलीकडे ढकलले जात असते, असे आतापर्यंत दिलेल्या उदाहरणांवरून पाहिले. कांही पंपांची रचना थोडी वेगळी असते.

आपल्या घरातला सीलिंग फॅन छताला आणि जमीनीला समांतर अशा आडव्या प्लेनमध्ये फिरत असतो, पण त्याने निर्माण केलेला वारा मात्र त्याच्या काटकोनात वरून खाली येतो. मोटर लाँच आणि आगबोटीला जोडलेले प्रोपेलर गोल फिरता फिरता पाण्याला दूर ढकलतात आणि त्याच्या प्रतिक्रियेमुळे ती नौका पुढे सरकते. याच तत्वाचा उपयोग पाणी पुरवण्यासाठी कांही पंपांमध्ये केला जातो.

नेहमीच्या साध्या सेंट्रिफ्यूगल पंपात येणारे पाणी जलाशयामधून निघून एका नलिकेद्वारे इंपेलरच्या केंद्राजवळ पोचते. त्या वेळी त्याचा प्रवाह पंपाच्या अक्षाशी समांतर म्हणजे अॅक्शियल असतो. इपेलरमध्ये तो रेडियल बनून केसिंगमध्ये जातो आणि तिथून टँजन्शियल दिशेने तो पंपाच्या बाहेर पडतो. अशा रीतीने तो सतत आपला मार्ग बदलत असतो. अॅक्शियल फ्लो या प्रकारच्या पंपात तो न बदलता अॅक्सियलच राहतो. या पंपातील इपेलरची रुंद आकाराची पाती इंपेलरच्या रिंगला तिरकस करून जोडलेली असतात. इंपेलर फिरू लागला की ही पाती त्यांच्या मागे असलेले पाणी पुढे ढकलतात. अर्थातच ते पाणी पात्यांसोबत गोल फिरतच पुढे जाते, पण केसिंगचा आकार असा दिलेला असतो की परीघाकडे जाण्यापेक्षा पुढे जाण्याकडेच त्या पाण्याचा ओढा जास्त असतो.

जेंव्हा पाण्याला विवक्षित उंची गाठायची नसेल आणि त्याच्या प्रवाहात अडथळे नसतील तर तो प्रवाह निर्माण करण्यासाठी जास्त दाबाची गरज पडत नाही. अशा प्रकारे कमी दाब आणि मोठा प्रवाह पाहिजे असेल तर त्यासाठी अॅक्शियल इंपेलरचा उपयोग केला जातो. मिक्स्ड फ्लो इंपेलरचा उपयोग करून अॅक्शियल आणि रेडियल या दोन्ही प्रकारांचा थोडा थोडा लाभ उठवला जातो. यातली पाती रुंदीला थोडी कमी असतात आणि त्यांचा तिरकसपणाचा कोनही वेगळा असतो.
. . . . . . . . . . . (क्रमशः)

प्रतिक्रिया व्यक्त करा

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  बदला )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  बदला )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  बदला )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  बदला )

Connecting to %s

%d bloggers like this: