ความท้าทายด้านอุทกพลศาสตร์: เหตุใดปั๊มน้ำมันจึงใช้พลังงานมากกว่าปั๊มน้ำ
ระบบขนส่งของเหลวต้องพึ่งพาปั๊มที่ออกแบบมาให้เหมาะกับคุณสมบัติของของเหลวโดยเฉพาะ โดยน้ำมันและน้ำมีความหนืดและความหนาแน่นที่แตกต่างกันอย่างมาก เอกสารฉบับนี้จะตรวจสอบว่าลักษณะเฉพาะของของเหลวเหล่านี้ส่งผลต่อความแตกต่างของการใช้พลังงานระหว่างปั๊มน้ำมันและปั๊มน้ำอย่างไร พร้อมทั้งสำรวจจุดแข็งในอุตสาหกรรมของปั๊มแต่ละชนิดด้วย
ความหนืด: โจรขโมยพลังงานที่ซ่อนเร้น
ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของการสูบน้ำขึ้นอยู่กับความต้านทานของไหล โครงสร้างโมเลกุลของน้ำมันสร้างแรงยึดเกาะที่ต้านทานการเสียรูปแบบเฉือน ส่งผลให้ระดับความหนืดสูงขึ้น (มักจะสูงกว่าน้ำ 10–1000 เท่า) ดังนั้น ปั๊มน้ำมันจึงต้องต้านแรงเสียดทานแบบลามินาร์ในปริมาณมาก ซึ่งจำเป็นต้องใช้กลไกที่ต้องใช้แรงบิดมาก แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณขั้นสูง (ซีเอฟดี) เผยให้เห็นว่าพลังงาน 30–45% ในระบบสูบน้ำมันจะสูญเสียไปในรูปของความร้อนเนื่องจากแรงลากที่มีความหนืด ซึ่งเป็นการสูญเสียที่ไม่ค่อยพบเห็นในระบบน้ำ
ข้อดีของของเหลวในน้ำ: แรงเฉือนน้อยที่สุด
ในทางตรงกันข้าม ความหนืดจลนศาสตร์ของน้ำที่ต่ำ (ประมาณ 1 ซีเอสที ที่ 20°C) ทำให้การไหลราบรื่นโดยมีการรบกวนชั้นขอบเพียงเล็กน้อย ปั๊มน้ำหอยโข่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้ ทำให้มีประสิทธิภาพเชิงปริมาตรเกิน 85% ในเครือข่ายการจ่ายน้ำของเทศบาล การเปลี่ยนจากลามินาร์เป็นปั่นป่วนด้วยหมายเลขเรย์โนลด์สำหรับน้ำ (ประมาณ 2000) ช่วยให้การออกแบบใบพัดที่เหมาะสมที่สุดสามารถลดการก่อตัวของกระแสน้ำวนได้ ในขณะที่ปั๊มน้ำมันมีปัญหาในการไหลเปลี่ยนผ่านที่ต่อเนื่องแม้ในความเร็วต่ำ
ความแตกต่างทางเทคโนโลยีในวิศวกรรมปั๊ม
สถาปัตยกรรมปั๊มน้ำมันให้ความสำคัญกับความทนทานต่อแรงดันเป็นหลัก โดยรูปแบบเฟือง ใบพัด และลูกสูบจะโดดเด่นกว่า โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนของระยะห่างที่แคบ (<10 μm) เพื่อป้องกันการลื่นไถล ระบบเหล่านี้มักจะรวมเครื่องวัดความหนืดแบบเรียลไทม์และ VFD แบบปรับได้เพื่อชดเชยความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดของน้ำมันกับอุณหภูมิ ในขณะเดียวกัน ปั๊มน้ำใช้ประโยชน์จากการออกแบบการไหลตามแนวแกนสำหรับการถ่ายโอนปริมาณสูง โดยวัสดุคอมโพสิตช่วยลดความเสี่ยงจากการเกิดโพรงอากาศในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันแปรผัน
ความเหนือกว่าเฉพาะภาคส่วน
ปั๊มน้ำมัน:จำเป็นในระบบไฮดรอลิกที่มีความแม่นยำ (เช่น แม่พิมพ์ฉีดที่ต้องมีเสถียรภาพ ±0.5 บาร์) และวงจรหล่อลื่นหนัก ความสามารถในการรักษาการไหลภายใต้แรงดันย้อนกลับที่รุนแรง (สูงถึง 700 บาร์) ช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือในแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง
ปั๊มน้ำ:โดดเด่นในด้านความสามารถในการปรับขนาด; ปัจจุบันแบบจำลองแรงเหวี่ยงพลังงานแสงอาทิตย์สามารถชลประทานพื้นที่กว่า 12,000 เฮกตาร์ในพื้นที่แห้งแล้งด้วยค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำกว่าทางเลือกที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลถึง 60%
