طريقة عمل مضخة الماء

المضخات

المضخة: هي عبارة عن جهاز يستخدم لنقل الموائع من مكان إلى آخر.

للمضخات أشكال وأحجام مختلفة حسب طبيعة العمل الذي ستقوم به وكمية المائع الذي ستنقله، وقد تعتمد في تشغيلها على طاقة الرياح، أو الطاقة المائية أو الطاقة الكهربائية أو أي مصدر وقود آخر، وتعتمد المضخات الحركات الدورانية أو الترددية لإنجاز المهام المطلوبة، وتقسم المضخات حسب آلية النقل للمواد إلى:

• المضخات إيجابية الإزاحة: وهي المضخات التي تعتمد على نقل المائع من مكان لآخر بالاستفادة من خصائصه المتمثلة بالقابلية للضغط والدفع.
• مضخات الدفع المرنة Flexible impeller pump: وهي المضخات التي تنقل السائل بحركات ترددية على شكل نبضات.
• مضخات السرعة: هي المضخات التي تعمل على زيادة سرعة السائل بهدف تسهيل نقله من مكان إلى آخر.
• مضخات الجاذبية الأرضية Gravity pumps: وهي مضخات تعتمد في تشغيلها على قوة الجاذبية الأرضية ولا تحتاج إلى محفز آخر لتعمل.
• مضخات البخار: وتضم جميع أنواع المضخات التي تعمل بقوة البخار.
• المضخات بدون صمامات.

أنواع المضخات

المضخات إيجابية الإزاحة

هي التي تعمل على تحريك المائع عن طريق حجز حجم معين منه ومن ثم طرده من خلال أنبوب الإخراج، وهذا النوع من المضخات لها المواصفات الآتية:

• تعتمد على الخواص الفيزيائية للمائع المار بداخلها من حيث قابليته للضغط والدفع وحجم المائع.
• نظرياً معدّل التدفق فيها ثابت بالرغم من التغيرات في الضغط التي يتعرض لها المائع، ولكن عملياً يوجد بعض الفاقد الذي يقلل من معدل التدفق.
• يجب مراقبة المضخات هذه حتى لا تعطب بسبب ارتفاع الضغط فيها نتيجة استمرار ضخ المائع.
• في الكثير من هذه الأنواع يتم تركيب صمامات أمان لضمان عدم ارتفاع الضغط داخلها.
• إذا كان صمام الأمان داخلي فهو صمام تحذيري، أما إذا كان صمام أمان خارجي فيحتوي على خط تغذية راجع يعمل على إعادة المائع إلى خط التغذية الرئيسي فيحمي المضخة بالكامل

إيجابية الإزاحة ذات التدفق الدوار

هذه المضخات تنقل الموائع عن طريق الدوران، فهي من خلال الدوران تعمل على إيجاد فراغ، والفراغ يعمل على سحب ونقل المائع عبرها عن طريق فرق الضغط الحاصل.

من إيجابيات هذا النوع من المضخات أنه فعال جداً فهو يخرج الهواء من النظام بطريقة مبرمجة ولا يحتاج إلى مساعدة في ذلك، لكن سلبيات هذا النوع تتمثل في أنه يجب تصميم المضخة بحيث تكون الفراغات بين المضخة الدوارة والحافة الخارجية دقيقة جداً، لهذا الدوران يكون بطئ، والسرعة ثابتة. وإذا زادت السرعة عن الحد المسوح به هذا يؤدي إلى حدوث تآكل نتيجة دخول السؤال في الفراغ وبالتالي ستزداد المسافة بين المضخة والحافة الخارجية، وهذا يضعف من كفاءة المضخة، وأيضاً هذا النوع من المضخات له أنواع فرعية كالآتي:

• ذات التروس المسننة الخارجية External gear pumps: هذه المضخة بسيطة جداً تعتمد في مبدأ عملها على دفع السائل بين التروس ونقله، تتكون من ترسين متشابكين معاً في حجرة ضيقة تحاصرهما، مع حركتهما "أي التروس" يعملان على حصر السائل بين مسنناتهما والجدار الخارجي لجسم المضخة ومن ثم دفعه للخارج، السائل لا يستطيع العودة. هنا يجب التأكيد على أن السائل لا يمر بين المسننات والمتشابكة ولكن من محيط التروس الخارجي. وحركة التروس تحدد اتجاه خروج السائل إذا كان الدوران مع عقارب الساعة يندفع السائل للخارج من الجهة اليسرى، والعكس بالعكس إذا كان تحرك التروس عكس عقارب الساعة يتحرك السائل خارجا من المضخة من الجهة اليمنى، هذه المضخات لا تحتاج إلى محفز لتعمل، فتشكل فراغ بين المسننات يعمل على دفع السائل إليها نتيجة فرق الضغط وهذا يعمل على تحريك التروس بقوة دفع الماء الداخل إليها. ومن التطبيقات على هذه المضخة مضخات البنزين في لسيارات.
• المضخات ذات التروس المسننة الداخلية Internal gear pumps: هنا التروس تكون متداخلة، أي مسنن صغير بقلب مسنن أكبر حجماً، تستخدم لضخ أنواع مختلفة من السوائل، فيمكن ضخ السوائل ذات الكثافة المنخفضة مثل البنزين إلى السوائل ذات الكثافة العالية، مثل الإسفلت والصمغ، وأيضاً تتحمل هذه الأنواع درجات حرارة متنوعة تصل إلى 400 درجة مئوية، هذه المضخات تعمل بالاتجاهين لذا من الممكن استخدمها في الصهاريج لعمليات التحميل وتنزيل والتفريغ، أمّا آلية عملها فهي كالتالي: يدخل السائل من الأنبوب الداخل فيتوزع في الفراغات بين التروس الصغيرة والتروس الكبير ومع دورانه ينتقل ليصل أنبوب التفريغ ومع اختلاف الضغط حيث يفتح أنبوب التفريغ على الفراغ يندفع السائل خارجاً من المضخة.
• المضخات ذات البراغي Screw pumps: هذه المضخات تعتمد في مبدأ عملها على دفع السائل بين برغيين أو أكثر يتحركان بعكس بعضهما فيتحرك السائل وينتقل من نقطة لأخرى. بشكل موازٍ لامتداد البراغي، وبسرعة متدنية، يجب أن يكون التلاصق بين مسننات البراغي بدرجة عالية جداً من الدقة حتى لا يتسرب السائل للخارج.

البراغي تثبت على أعمدة متوازية لها تروس مسننة متشابكة، مع حركة التروس تتحرك الأعمدة محركة معها البراغي، تسنين البراغي معاكس لبعضه كما أسلفنا فعند بدأ الحركة أحد البراغي يتحرك لليمين والآخر لليسار، مع الحركة ينضغط السائل بالمساحات الضيقة بين المسننات ومن ثم يتحرر عند أنبوب الخارج وتكون الحركة باتجاه واحد وهكذا، وبسبب تفريغ السائل وخروجه من أنبوب الإخراج ينشأ فراغ يعمل على سحب سائل آخر نتيجة لفرق الضط الحاصل.

• المضخات ذات المروحة Rotary vane pumps: يمكن تقريب آلية عملها بوجود مروحة مرتبطة بعمود دوار داخل غرفة بحجمه تماماً، عندما يتحرك العمود الدوار يسمح للمروحة بحجز السائل داخل الغرفة ونتيجة للدوران يتحرك إلى مكان آخر ليتم تفريغه من خلال أنبوب الإخراج.

المضخات المترددة إيجابية الإزاحة

تعمل بمبدأ ضخ السوائل بشكل ترددي ناتج عن حركة مكبس، Plunger or Piston أو حركة الأغشية، وفي كل منها صمام أو أكثر يعمل على حصر السوائل وتحديد اتجاهها.

المضخات في هذا النوع تتراوح بين البسيط بأسطوانة واحدة إلى أكثر تعقيداً بأسطوانات متعددة تصل إلى خمسة وفي بعض الأحيان ثمانية، وقد تكون أحادية الاتجاه بحيث يكون أحد أطراف المكبس Piston يسحب الماء والآخر يكون طرف التفريغ. أو قد تكون ثنائية بحيث يعمل الاتجاهان معاً على السحب والتفريغ. لا تعمل هذه المضخات ذاتياً وتحتاج إلى طاقة تشغيل قد تكون طاقة يدوية بالهواء أو بقوة البخار أو بحزام مرتبط بمحرك.

استخدمت هذه المضخات قديماً في ضخ الماء من الآبار، وبعدها في القرن التاسع عشر أصبحت أوسع انتشاراً مع ثورة القوة البخارية، فكانت المراجل Boilers تغذي المضخات، واليوم المضخات المترددة لها استخدامات عديدة فهي ذات كفاءة عالية في ضخ الموائع عالية اللزوجة مثل الباطون والزيوت الثقيلة، وتستخدم حيث تكون الحاجة إلى مضخة تعمل بمعدل ضخ قليل وممانعة عالية، ومن سلبيات هذه الأنواع الكلفة العالية للتشغيل والصيانة،عادة ما تكون ثقيلة الوزن وسرعة التدفق فيها قليلة، وأيضاً هذا النوع من المضخات له أنواع فرعية كالآتي:

• مضخات المكابس Plunger pumps: مبدأ عملها يعتمد على ضخ السوائل بين صمام أو صمامين مفتوحين باتجاه واحد من خلال توليد ضغط عالٍ، ولهذه المضخة ثلاثة أجزاء أساسية:
  • مصدر للطاقة لتشغيلها، ممكن أن يكون هذا المصدر بخار الماء أو الكهرباء أو أي نظام هيدروليكي أو محرك كهربائي وهذا الأكثر شيوعاً. مصدر الطاقة يعمل على تحويل الطاقة في المحرك إلى حركة ترددية لعمود دوار.
  • الجزء الثاني المكبس: عبارة عن السدادة التي ترتبط بمصدر الطاقة وتتحرك للإمام والخلف في أسطوانة متطابقة مع قطر السدادة ويوجد خلفها حلقات تمنع السائل من التسرب وإعطاب المضخة.
  • الجزء الثالث فهو حجرة الضخ في نهاية الأسطوانة وفيها صمامين الأول يتحكم بالماء الداخل والآخر يتحكم بالماء الخارج، يعملان عكس بعضهما لهذا يتحكمان في سير السائل داخل المضخة.
  • آلية عمل المضخة: عندما ترتفع السدادة يزداد حجم حجرة الضخ، فينتج فراغ داخلها يعمل على سحب السائل عن طريق فتح صمام الإدخال، ويدخل الماء إلى الحجرة ليملأها، وعندما تهبط السدادة يزداد الضغط داخل الحجرة، ونتيجة لذلك يفتح صمام الإخراج ويندفع الماء إلى خارج المضخة، يقل الضغط وترتفع السدادة مرة أخرى لتتكرر العملية ولينتقل السائل من أنبوب الإدخال إلى أنبوب الإخراج وبقوة اندفاع ناتجة عن ضغط السائل وعند الإفراج عن السائل تصبح الطاقة المخزنة على شكل ضغط طاقة تدفق. النظام الذي تم شرحه أعلاه يسمى بالنظام الأحادي، وتجدر الإشارة إلى وجود أنظمة ثنائية وثلاثية ورباعية وحتى خماسية، وفي كل نظام حسب الرقم يكون عدد السدادات والصمامات فمثلاً النظام الثنائي يضم سدادتين وأربعة صمامات، اثنين منهما صمامات إدخال وصمامين إخراج، وهكذا على نفس النسق، تعمل مضخات المكبس Plunger على إنتاج ضغط عالي من الحركة الترددية وكلما قل عدد السدادات زاد الضغط المتردد المنتج.
• مضخات الأغشية Diaphragm pumps: تشبه مضخة Plunger لكن هنا السدادة تضغط السائل ويقوم بدوره بثني غشاء داخل أسطوانة، عادة تستخدم لنقل السوائل الخطيرة أو السامة، الغشاء يعمل عمل الصمام.
• مضخات المكابس Piston pumps: تعتبر أبسط طريقة لضخ كمية قليلة من السائل أو الجل يدوياً، مثال عليها مضخة الصابون في علب الصابون السائل التي توضع على المغاسل.

آلية عملها: المضخة مكونة من أجزاء أساسية هي المكبس، ذا المسار المحدد خلال أسطوانة لا يتجاوزها، وحجرة الضخ، وأنبوب داخل يعمل على ملئ الحجرة بالسائل المراد نقله، وأنبوب خارج يعمل على توزيع السائل وإخراجه من المضخة بالاتجاه المطلوب، في البداية يرتفع المكبس مخلفاً خلفه فراغاً داخل حجرة الضخ: فرق الضغط بينها وبين مصدر التزويد يعمل على فتح صمام خلال الأنبوب الداخل فيتدفق السائل ويملئ الحجرة، بعدها يتم إنزال المكبس فيعمل على ضغط السائل داخل الحجرة، يغلق الصمام الأول ويفتح الصمام الثاني في الأنبوب الخارج ليسمح بتفريغ الضعط عن طريق السماح للسائل بالتدفق خارجاً من الحجرة عندها ينخفض الضغط، ومرة أخرى يرتفع المكبس وتتكرر العملية.

أنواع أخرى من المضخات إيجابية الإزاحة

• Progressing cavity pump: أجزاء المضخة الأساسية عمود دوار على شكل حلزوني طويل جداً، وجسم ثابت يضم هذا العمود داخله يشكل من الحديد الصلب واللدائن ويكون مرناً بعض الشئ ليتحمل حركة العمود داخله.

يستخدم هذا النوع من المضخات لضخ الموائع عالية اللزوجة والكثافة، والتي تحتوي على أجزاء صلبة مثل العوادم في المنازل. يتم تحريك العمود الحلزوني عن طريق موتور بعد دفن المضخة في طبقات الأرض لكن داخل أنبوب يسمى أنبوب الإنتاج، وأثناء دورانه يعمل العمود الحلزوني على تشكيل حجر حلزونية بين العمود الدوار وجسمه الثابت، شكل الحجر وحجمها ثابت والسائل داخلها يبقى بحجم ثابت لكنه يرتفع لأعلى مع دوران العمود، تعمل هذه المضخات بمبدأ الحجرات المفرغة والتي يندفع السائل إليها من المحيط ومعدل التدفق يكون بطيئا جداً.

• مضخات نوع رووت Roots type pumps: سميت على اسم الأخوة مكتشفيها، لها شكل القرص، فيها عموديين حلزونيين طويلين تم شبكهما معاً وهما في وضع عمودي ثم جعلهما متوازيين، العمودان يدوران داخل جسم ثلاثي، تعمل هذه المضخة على نقل السائل المحصور بين عموديها، تصميمها يجعل من تدفق السائل مستمراَ، تستخدم بتطبيقات خاصة مثل مكابس الهواء ذات المعدل العالي، محركات الاحتراق الداخلي، صفارات الإنذار.
• A peristaltic pump: تتكون من قرص مركزي (القرص ليس كاملاً يمكن وصفه بمقطع دائري مقسم إلى أرباع أقسام ربعين متقابلين مسمطين وربعين متقابلين مفرغين)، هذا القرص يدور حول أنبوب مرن من مطاط، يمر السائل خلال هذا الأنبوب المرن من خلال الأنبوب الداخل الموصول مع مصدر السائل المراد نقله، وعندما يتحرك القرص حركة دورانية حول الأنبوب المرن، فينتج عن نقطة التلامس بين القرص والأنبوب المرن إغلاق ودفع للسائل داخل الأنبوب في نقطة التماس عن اليمين والشمال مع استمرار حركة القرص ينحصر جزء من السائل بين القرص والأنبوب باتجاه أنبوب الإخراج طارداً السائل خارج المضخة وفي اللحظة التي يبتعد فيها القرص عن منطقة الأنبوب الداخل يعود السائل ليتدفق إلى داخل الأنبوب المرن وتتكرر الدورة.
• Compressed-air-powered double-diaphragm pumps: هو نوع حديث من مضخات الأغشية، تضخ غازاً مضغوطاً يعمل على تحريك أغشية ثنائية فينتقل المائع، نظام الحماية فيها عال، رخيصة الثمن، وتضخ أنواع عديدة من الموائع مثل الماء وحمض الهيدروكلوريك، عادة الضخ خلال هذا النوع من المضخات لا يتجاوز ارتفاع 6 م.
• مضخات الحبال Rope pumps: عرف هذه المضخات الصينيون القدماء، فهي بسيطة جداً تتكون من حبل وعجل وماسورة، أصبحت واسعة الانتشار لسهولتها وقدرتها على نقل السائل، الفكرة منها حبل يمرر داخل ماسورة له عقد بمسافات معينة تماماً بحجم الماسورة، الحبل له شكل دائري ويمر بعجل، عند حركة العجل يتحرك الحبل، العقد تعمل على غلق الماسورة وحبس الماء داخل الماسورة مع حركة الحبل يرتفع الماء فينقل من البئر إلى أعلى.

مضخات الدفع المرنة

مضخات الدفع المرنة Flexible impeller pump: هذه المضخات تستفيد من الهواء المتجمع مع السوائل في توليد قوة تستخدم في دفع السائل بالاتجاه المطلوب، وهذا النوع له أنواع تشمل الآتي:

المضخة الهيدروليكية

المضخة الهيدروليكية hydraulic ram: هي مضخة تعمل بالطاقة المائية، مبدأ عملها يعتمد على إدخال الماء بمعدل تدفق عالٍ وضغط قليل، والضخ يكون بمعدل تدفق قليل وضغط عال وذلك بتدخل من نظام هيدروليكي، و يستخدم مثل هذا النوع من المضخات في المناطق النائية خصوصاً التي يتوفر فيها مصدر لتوليد الطاقة المائية مثل نهرٍ جارٍ، والمناطق التي سيضخ لها الماء تكون ذات ارتفاع عالٍ مقارنةً بمجرى الماء.

يندفع الماء في أنبوب الإدخال بسبب قوة جريان الماء ويخرج من أنبوب الفاقد لكن سرعة جريان الماء تعمل على إغلاق الصمام في أنبوب الفاقد فينحصر الماء وبقوة الطرق ووسائل للماء داخله يعمل على دفع الصمام الخاص بخزان الضغط فيفتح ويتدفق الماء إليه ويرتفع الضغط بالخزان ممّا يؤدي إلى اندفاع الماء إلى الخارج عبر أنبوب الإخراج، عندما يتدفق الماء إلى خزان الضغط يقل الضغط في جسم المضخة وتبعاً لذلك يفتح الصمام عند الأنبوب الفاقد ويغلق الصمام عند خزان الضغط ، لكن الماء الذي دخل إلى خزان الضغط لا يخرج لأن الصمام هناك أحادي الاتجاه ولا يسمح له بالرجوع، وعندها تتكرر الدورة.

المضخات النبضية

المضخات النبضية Pulsar pumps : لا يوجد فيها أي جزء متحرك، مبدأ عملها يعتمد على الطاقة الحركية في الماء والهواء، هذه المضخة تعمل بين خزاني ماء على ارتفاعين مختلفين موصولين بأنابيب، ويوجد أسفلهما حجرة تحجز كل من الماء والهواء وفيها أنبوب رفيع جداً. الماء يتدفق بطبيعته من الخزان الأعلى إلى الخزان الأسفل، وأثناء اندفاعه بالأنابيب يعمل على حجز الهواء داخل الحجرة، وتتشكل فقاعات على سطح الحجرة، الماء عند بداية الضخ يصل ارتفاعه إلى سقف الحجرة ومع استمرار الضخ يبدأ الهواء لزيادة تراكمه بالضغط على الماء ودفعه للخروج عبر الأنبوب الرفيع إلى حيث نرغب بضخ الماء، وفي حال كانت الفقاعات المتشكلة داخل الماء قريبة من الفتحة الداخلية للأنبوب الرفيع، فإنّها تجد لها مخرجاً خارجه ولا تصل إلى سقف الحجر،ة وهذا الهواء يعمل على دفع الماء داخل هذا الأنبوب الرفيع ليرتفع إلى مستوى أعلى داخل الأنبوب، خروج الهواء يعمل على تقليل الضغط في الحجرة ويؤدي إلى ارتفاع منسوب الماء فيها مرة أخرى وهكذا تتكرر العملية فيكون ما بداخل الأنبوب الرفيع ماء - هواء - ماء - هواء ..وهكذا، عند وصول الماء للأعلى وتفريغه يكون على شكل نبضات، ارتفاع الماء يعتمد على العمق الحجرة كلما كانت أعمق كلما كان ارتفاع الماء أعلى.

المضخات بقوة دفع الهواء

المضخات بقوة دفع الهواء Airlift pumps: مبدأ عمل هذه المضخة هو ضخ الهواء إلى أسفل سائل عن طريق ضاغط غاز أو منفاخ، مما يؤدي إلى اختلاط الغاز بالسائل، السائل المختلط بالغاز يصبح له كثافة أقل من السائل حوله فيرتفع لأعلى ليحل محله سائل آخر نظراً لأن الضخ للغاز يكون بكميات أيضاً السائل الذي يختلط بالغاز له كمية مما يؤدي إلى تشكل تيار يرتفع إلى أعلى، في حال وجود جسيمات صلبة في طريقة يدفعها معه، ومن التطبيقات على هذه المضخات مضخة الماء في أحواض السمك.

مضخات السرعة

• Rot dynamic pump: مبدأ عمل هذه المضخة يعتمد على زيادة سرعة السائل بالتالي إضافة الطاقة الحركية له، هذه الزيادة تتحول إلى طاقة وضع أو ضغط عندما يغادر السائل المضخة خارجاً عبر الأنبوب الخارج، هذا التغيير من طاقة الحركة إلى طاقة الضغط تعرف بالقانون الأول للديناميكا الحرارية، أو بمبدأ برنولي.
• مضخات التدفق القطري Radial-flow pumps: يمرّر السائل على المحور أو المركز المضخة،مركز المضخة يدور بسبب حركة محرك، ويكسب السائل سرعة تتناسب مع سرعة الدوران الحاصلة، وبزيادة السرعة يخرج السائل من المضخة على زاوية 90، تعمل هذه المضخات على ضغط عالي ومعدل تدفق متدني مقارنة بالنوع المحوري.
• مضخات التدفق المحوري Axial-flow pumps: في هذا النوع يدفع السائل إلى الأطراف بعيداً عن المركز وتعمل هذه المضخة بضغط قليل ومعدل تدفق عالي.
• مضخات التدفق المزدوج Mixed-flow pumps: هذه المضخات تجمع بين مضخات التدفق المحوري والقطري، السائل يتعرض لتزايد في السرعة قطري وفي نفس الوقت يغادر المضخة بزاوية بين 90 درجة والصفر من المحور، هنا السائل يكون له ضغط عال وفي نفس الوقت تدفق عال.
• مضخات النفث اديوكتر Eductor-jet pump: من الأنواع الأكثر شيوعاً في ضخ الغازات والسوائل البتروكيماوية، يستغل هذا النوع من المضخات الطاقة الحركية في أحد الموائع لتحريك مائع آخر، يتكون من فوهة يخرج منها غاز أو سائل محفز أي له ضغط عال يتحول إلى سرعة تدفق إلى داخل السائل الرئيسي، يمر المائعان عبر جسم المضخة وناشر، الذين يعملان بدورهما على تقليل سرعة المائعين وتحسين الخلط بينهما. فيرتفع ضغط السائل الرئيسي ويخرج من المضخة عبر الممر الخارجي.

مضخات الجاذبية الأرضية

مضخات الجاذبية الأرضية Gravity pumps: هي مضخات تعتمد على الجاذبية الأرضية في نقل السائل من أنواعها:

مضخة السيفون

مضخة السيفون syphon: هي عبارة عن أنبوب يربط بين خزانين ينقل السائل بينهما من مستوى عالٍ إلى مستوى أدنى، الأنبوب يجب أن يكون بطولين مختلفين قصير من جهة الخزان الأعلى وأكثر طولاً من جهة الخزان الأدنى، بمجرد وضع الأنبوب بين الخزانين يندفع الماء من الخزان الأعلى إلى الخزان الأدنى عبر الأنبوب معتمداً على قوة الجاذبية، لا يتوقف عمل المضخة هذه إلّا إذا أصبح الأنبوب القصير في الهواء أي أن مستوى الماء أصبح أقل من فتحة الأنبوب القصير في الخزان العلوي. من التطبيقات على هذه المضخات: نقل المياه للري، وتنقية السوائل من الشوائب حيث أن الشوائب لا تسحب مع السائل، وسحب المياه من الشوارع عند الفيضانات والمطر الغزير.

المضخة التي تعمل على قاعدة هيرون

المضخة التي تعمل على قاعدة هيرون Heron"s fountain: مبدأ عملها بسيط جداً ولا يحتاج إلى أي طاقة دافعة، مكونات المضخة وتركيبها: ثلاثة خزانات علوي وأوسط وسفلي وثلاثة أنابيب.

الخزانات مرتبطة معاً كالآتي أنبوب رقم 1 يمرر من قاع في الخزان العلوي إلى تقريباً قاع الخزان السفلي، وأنبوب رقم 2 من أعلى نقطة في الخزان العلوي إلى قاع الخزان الأوسط، وأنبوب رقم 3 يربط بين أعلى الخزان الأوسط وأعلى الخزان السفلي، مع ملاحظة أن أعلى أو قاع الخزان لا تعني أن يضرب الأنبوب بالسقف أو القاع فلا يسمح للمائع بالمرور عبره.

آلية عملها: الخزان العلوي هو مصدر التغذية الرئيسي، الخزان الأوسط يكون ممتلئ بالسائل، أما الخزان السفلي فيكون فارغاً، ويتم بدء ضخ السائل إلى الخزان العلوي، فيمر السائل عبر الأنبوب رقم 1 إلى الخزان السفلي، ويبدأ الماء بالارتفاع داخل الخزان الثالث طارداً الهواء عبر الأنبوب رقم (3) إلى الخزان الأوسط، فيبدأ الهواء بالضغط داخل الخزان الأوسط لأنه من البداية ممتلئ، ممّا يؤدي إلى خروج الماء من الخزان الأوسط إلى الخزان العلوي عبر الأنبوب رقم 2.

مضخات البخار

تضم جميع أنواع المضخات التي تعمل بقوة محركات البخار، وهذا النوع مرتبط ارتباطاً وثيقاً بالثورة الصناعية، حيث أن محركات البخار تنتج بخار ماء له حرارة عالية، وطاقة اندفاع عالية، تساعد في تشغيل المصانع والمطاحن ونقل السوائل من جهة إلى أخرى. بهتت هذه الأنواع من المحركات بعد الثورة الحاصلة في عالم الكهرباء والمحركات الكهربائية لكن حالياً هناك إعادة إحياء لها للاستفادة منها في عمليات ري المزروعات عن طريق توليد بخار ماء من الطاقة الشمسية، ولهذا النوع من المضخات أنواع عديدة منها:

• مضخات توماس سافيري: هذا النوع سمي باسم مخترعه، وله استخدامات واسعة في تحريك وتشغيل المطاحن ونقل الماء إلى القرى.

تتكون المضخة من مرجل يشعل على خزان كبير من الماء، وأسطوانة بخار، وأنبوب خارج وأنبوب داخل وأنبوب لتبريد أسطوانة البخار، وصمام لكل أنبوب يمرر الماء باتجاه واحد.

• • آلية العمل: هذه المضخة تعمل بمبدأ رفع الماء عن طريق قوة احتراق الوقود، .يسخن الماء في المرجل، ويرتفع البخار ويمر عبر الصمام الأول ليخزن في أسطوانة البخار ومن الأسطوانة عبر الصمام الثاني ينقل البخار إلى ارتفاع آخر بقوة دفع البخار، عندما تمتلئ الأسطوانة ببخار الماء يغلق الصمام الأول والثاني ويفتح صمام ثالث ورابع، الصمام الرابع يعمل على صب ماء بارد على أسطوانة البخار فيتكاثف البخار بسرعة عالية ويتشكل فراغ يضغط على سحب ماء عبر الصمام الثالث فيرتفع الماء إلى أسطوانة البخار يغلق الصمام الثالث والرابع ويفتح الصمام الأول والثاني وتتكرر العملية.
• The Pulsometer steam pump: تعمل هذه المضخة بقوة البخار على دفع الماء، لها حجرتان يدخل البخار إليها في أحدها يكثف الماء، والآخر يعمل وكأنه قوة دفع للماء.

المضخات بدون صمامات

تستخدم هذه الأنواع عادة في المجالات الطبية، هذه المضخات لا تحتوي أي نوع من الصمامات أو أي نوع من الأدوات التي تعمل على إغلاق الأنابيب أو منع حركة السائل واتجاهه، ومع ذلك هذه المضخات فعالة ولا تقل كفاءتها عن المضخات الأخرى، ومبدأ عمل هذه المضخات كالأتي أنبوب مرن مرتبط بانون غير مرن بمجرد الضغط على طرف الأنبوب المرن يتحرك السائل.

تعريفات

• طرق ووسائل الماء: تغير في سرعة الماء نتيجة إغلاق مفاجئ لمجرى جريانه فتتحول الطاقة الحركية في الماء سريعاً إلى ضغط كبير ومفاجئ مما قد يسبب انفجار الأنبوب.
• الطاقة المائية: هي أحد أشكال الطاقة المتجددة، تنتج عن جريان الماء بشكل منتظم. بحيث يمكن استغلالها في تحريك المواد وتشغيل الماكينات أو توليد الكهرباء.
• الطاقة الحركية: هي الطاقة التي يمتلكها الجسم المتحرك وتساعده على إنجاز شغل ما، وتتناسب طردياً مع كل من كتلة وسرعة الجسم.
• طاقة الوضع: هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حالته، وتتناسب طردياً مع كل من الكتلة وارتفاع الجسم عن مستوى الأرض.
• المائع: اسم جامع للسوائل والغازات والبلازما، وأي مادة تأخذ شكل الإناء، والترابط بين جزيئاتها ضعيف.
• مراجل: جمع مرجل: آله تعمل على تحويل الماء إلى بخار له درجة حرارة وضغط عالييين. عن طريق تسخينة تحت مصدر لهب.
• ثورة القوة البخارية: هي الثورة التي حصلت في مجال المحركات البخارية، والتي قادت إلى تطور كبير في مجال الصناعة من حيث الكم والنوع والكفاءة.
• نظام هيدروليكي: هو نظام نقل حركة، يعمل بشكل أساسي على تدفق السائل "الزيت" وضغطه وليس على طاقته الحركية.
• الجاذبية الأرضية: هي القوة التي تجذب بها الكرة الأرضية الأجسام إليها، ويعبر عنها عادة بالتسارع الذي تنجذب بها الأجسام إلى الأرض، وهذا التسارع ثابت ويساوي 9.81م/ث2
• تعرف بالقانون الأول للديناميكا الحرارية. أو بمبدأ برنولي: الضغط للمائع يقل عندما تزداد سرعة الجسم.