পাম্পের কাজ কি - Pump Capacity - প্রেসার পাম্প - পাম্প - পাম্প হেড কি

 পাম্পের কাজ কি - Pump Capacity - প্রেসার পাম্প - পাম্প - পাম্প হেড কি 

পাম্পের কার্য সম্পর্কিত কতিপয় সংজ্ঞা (PUMP RELATED DEFINITIONS)

পাম্পের কাজ কি - Pump Capacity - প্রেসার পাম্প - পাম্প - পাম্প হেড কি 

যে যন্ত্র দ্বারা কোনো তরল পদার্থকে অপেক্ষাকৃত উঁচু স্থানে বা উচ্চ চাপের স্থানে উত্তোলন বা প্রবাহিত করা হয় তাকে পাম্প বলে । সেচের প্রয়োজনে মাটির নিচ হতে নদী-খাল-বিল হতে অপেক্ষাকৃত উঁচু স্থানে অবস্থিত জমিতে পানি উত্তোলন করতে হয়। পাম্পের ক্যাপাসিটি, প্রেসার ও হেড, পাম্পের টিএইচপি, বিএইচপি, ডবলু এইচপি, পাম্প ইফিসিয়েন্সি ও ড্র ডাউন, বিভিন্ন প্রকার সাকশন লস, পাম্প ইফিসিয়েন্সি ও ওয়াটার হ পাওয়ার সম্পর্কিত সমস্যা সমাধান ইত্যাদি সম্পর্কে আলোকপাত করা হয়েছে।

পাম্প ক্যাপাসিটি, প্রেসার ও হেড (Pump capacity pressure and Head)

ক) পাম্প ক্যাপাসিটি (Pump Capacity) :

কোনো একটা পাম্প একক সময়ে সর্বোচচ যে পরিমাণ পানি বা তরল পদার্থ সরবরাহ বা অপসারণ করতে পারে তাকে ঐ পাম্পের ক্যাপাসিটি বা ক্ষমতা বলা হয়। এফপিএস (Feet Pound Second) পদ্ধতিতে পাম্প ক্যাপাসিটি সাধারণত ঘনফুট / সেকেন্ড (Cubic feet per Second) বা সংক্ষেপে কিউসেক (Cusec ) হিসেবে প্রকাশ করা হয় মেট্রিক পদ্ধতিতে এই একককে লিটার / সেকেন্ড (Litre per Second) হিসেবে প্রকাশ করা হয়। ২ কিউসেক ক্ষমতার পাম্প বলতে বোঝা যাবে যে, পাম্পটি প্রতি সেকেন্ডে ২ ঘন ফুট পানি সরবরাহ করতে পারে। অনুরূপভাবে, ৫৬ লিটার/সেকেন্ড বলতে পাম্পটি প্রতি সেকেন্ডে ৫৬ লিটার পানি সরবরাহ করতে পারে, এ কথা বোঝায়।

খ) প্রেসার (Pessure ) :

প্রেসার ইংরেজি শব্দ। এর অর্থ হচ্ছে চাপ। পাম্পের ক্ষেত্রে, পানি উত্তোলনের জন্য পানির উপর পাম্পের মাধ্যমে যে চাপ প্রয়োগ করে নলকূপ হতে পানি উত্তোলন করা হয়, তাকেই বুঝিয়ে থাকে। প্রেসার সাধারণত দুই রকমের হয়ে থাকে। যথা-
পজিটিভ প্রেসার (Positive Pessure)
নেগেটিভ প্রেসার (Negative Pessure)

১) পজিটিভ প্রেসার (Positive Pessure)
পানি অথবা তরল পদার্থের ভিতর থেকে চাপ প্রয়োগ করে মধ্যাকর্ষণ শক্তির বিপরীতে পানি বা পদার্থকে ঠেলে উপর দিকে তুলতে যে চাপের প্রয়োজন হয় তাকেই পজিটিভ প্রেসার বলে। এর উদাহরণ হচ্ছে- টারবাইন পাম্প

২) নেগেটিভ প্রেসার (Negative Pessure)
পানি অথবা তরল পদার্থের উপর থেকে বায়ুশূন্যতা সৃষ্টি করে অর্থাৎ নেগেটিভ বা ঋণাত্মক চাপ প্রয়োগ করে মধ্যাকর্ষণ শক্তির বিপরীতে পানি বা পদার্থকে উপর দিকে তুলতে যে চাপের প্রয়োজন হয় তাকেই নেগেটিভ প্রেসার বলে। নেগেটিভ প্রেসারের উদাহরণ হচ্ছে- সেন্ট্রিফিউগ্যাল পাম্প । ও সাবমার্জিবল পাম্প।

পাম্পের কাজ কি - Pump Capacity - প্রেসার পাম্প - পাম্প - পাম্প হেড কি 

গ) হেড (Head)

পাম্প সাধারণত তরল পদার্থের উপরে চাপের পার্থক্য সৃষ্টি করে তরল পদার্থ বা পানি উত্তোলন ও সরবরাহ করে থাকে। তরল পদার্থের উপর পাম্প যে চাপ সৃষ্টি করে তাকে শুভরূপে কল্পনা করলে উক্ত স্তম্ভের উচ্চতাকে হেড বলা হয়। অন্য কথায়, পাম্প যে দূরত্ব হতে বা যে দূরত্ব পর্যন্ত পানি বা তরল পদার্থ স্থানান্তর করে, সেই দূরত্বকে হেড বলে। হেডের পরিমাপ সাধারণত ফুট অথবা মিটারে প্রকাশ করা হয়।
একটি পাম্পের হেডকে তিন ভাগে ভাগ করা যায়। যেমন-
সাকশন হেড (Suction Head)
• ডেলিভারি হেড (Delivery Head)
• মোট হেড (Total Head) নিচের চিত্রের সাহায্যে উপরোক্ত তিন প্রকারের হেডের উদাহরণ দেখানো হলো।

১) সাকশন হেড (Suction Head) :
পানির উৎস হতে যখন পাম্প উঁচুতে স্থাপন করা হয় থাকে, তখন পানির উৎসের উপরিভাগ বা লেভেল হতে পাম্পের ইম্পেলারের কেন্দ্র পর্যন্ত দূরত্ব বা উচ্চতাকে সাকশন হেড বলে। একে সাকশন লিফটও ( Suction Lift) বলা হয়ে থাকে।

২) ডেলিভারি হেড (Delvery Head)
পাম্প বা ইম্পেলারের কেন্দ্র হতে যে উচচতায় পানি বা তরল পদার্থ সরবরাহ করা হয় সেই দূরত্ব বা উচ্চতাকে ডেলিভারি হেড বা নির্গমণ উচ্চতা বলা হয়।

৩) মোট হেড (Total Head) 

সাকশন হেড ও ডেলিভারি হেড-এর মিলিত যোগফলকে মোট হেড বা মোট উচ্চতা বলা হয়। নিম্নের সূত্র যারা মোট হেড নির্ণয় করা যায়।
He = Hs + Ha (ফুট বা মিটার)
এখানে, H = মোট হেড
Hs = সাকশন হেড
Hg = ডেলিভারি হেড

ক) ব্রেক হর্স পাওয়ার (Break Horse Power) বা বিএইচপি (BHP) :
ব্রেক হর্স পাওয়ার বা বিএইচপি বলতে কোনো শক্তি সঞ্চালনকারী যন্ত্র অর্থাৎ ইঞ্জিন বা মোটরের ক্ষমতাকে বোঝায়। পাম্পের ক্ষেত্রে সাধারণত পাম্পের প্রাইম মুভার বা চালক যন্ত্রের সর্বোচ্চ শক্তির ক্ষমতাকে ব্রেক হস পাওয়ার বা 'বিএইচপি' বলা হয়
নিম্নোক্ত সূত্রের সাহায্যে ব্রেক হর্স পাওয়ার নির্ণয় করা যায়।
B.H.P =WHP÷E
এখানে, WHP = ওয়াটার হর্স পাওয়ার
E = পাম্প এফিসিয়েন্সি

খ) ওয়াটার হর্স পাওয়ার (Water Horse Power) বা ডব্লিউএইচপি (WHP)

 ওয়াটার হর্স পাওয়ার বা ডব্লিউএইচপি হচ্ছে পানি উত্তোলনকারী যন্ত্রের ক্ষমতা। একটি পাম্পে এককসময়ে সর্বোচ্চ কি হারে পানি তুলতে পারে, পাম্পের সেই ক্ষমতাকে ওয়াটার হর্স পাওয়ার বা 'ডবলুএইচপি' বলা হয়। একটি পাম্পের মোট হেড এবং ডিসচার্জ অর্থাৎ প্রতি সেকেন্ডে পানি উত্তোলনের পরিমাণ জানা থাকলে পাম্পটির ওয়াটার হর্স পাওয়ার বের করা যায়। FPS (ফুট পাউন্ড সেকেন্ড) পদ্ধতিতে নিম্নোক্ত সূত্রের সাহায্যে ওয়াটার হস পাওয়ার নির্ণয় করা যায়। এ পদ্ধতিতে ওয়াটার হর্স পাওয়ারের একক 'ফুট-পাউন্ড/ সেকেন্ড' (ft-Ib/sec ) হিসেবে প্রকাশ করা হয়।
WHP = QXhX 62.4 ft-lb/sec.= 550
এখানে, Q
= ডিসচার্জ (ঘনফুট/সেকেন্ড)
h = মোট হেড (ফুট)
62.4 = এক ঘনফুট পানির ওজন (পাউন্ড)
MKS (মিটার কিলোগ্রাম সেকেন্ড) পদ্ধতিতে নিম্নোক্ত সূত্রের সাহায্যে ওয়াটার হর্স পাওয়ার নির্ণয় করা যায়। এর একক হচ্ছে 'কেজি-মিটার/সেকেন্ড (Kg-m/Sec) । ওয়াটার হর্স পাওয়ারকে নিম্নোক্ত সূত্রের দ্বারা প্রকাশ করা হয় ।
WHP =wh÷75
kg-m/sec.
এখানে,
WHP = ওয়াটার হর্স পাওয়ার
W = প্রতি সেকেন্ডে প্রবাহিত পানির ওজন (কেজি)
h= মোট হেড উত্তোলন (মিটার)

গ) পাম্পের কর্ম দক্ষতা বা পাম্প এফিসিয়েন্সি (Pump Efficiency)

 প্রাইম মুভার বা চালক যন্ত্র কর্তৃক পাম্পে প্রয়োগকৃত শক্তি এবং পাম্প হতে প্রাপ্ত শক্তির অনুপাতের শতকরা হারকে পাম্প এফিসিয়েন্সি বলে। অর্থাৎ চালক যন্ত্র (ইঞ্জিন বা মোটর)-এর বিএইচপি (BHP) এবং পাম্পের ডব্লিউএইচপি (WHP)-এর আনুপাতিক শতকরা হারই হচ্ছে পাম্প এফিসিয়েন্সি। পাম্পের ব্রেক হর্সপাওয়ারের তুলনায় ওয়াটার হর্স পাওয়ার সাধারণত কম হয়ে থাকে। পাম্পের ওয়াটার হর্সপাওয়ারকে ব্রেক হর্সপাওয়ার দিয়ে ভাগ করলে পাম্পের এফিসিয়েন্সি বা কর্মদক্ষতা পাওয়া যায়। নিম্নোক্ত সূত্রের দ্বারা পাম্প এফিসিয়েন্সি নির্ণয় করা যায় এবং একে শতাংশ (%, Percent) হিসেবে প্রকাশ করা হয়।
WHP X 100÷BHP
পাম্প এফিসিয়েন্সি, E =
% এখানে, E = পাম্প এফিসিয়েন্সি
WHP = ওয়াটার হর্স পাওয়ার
BHP = ব্রেক হর্স পাওয়ার

ঘ) ড্র-ডাউন (Draw Down) :
একটি নলকূপ চালু করার আগে নলকূপের চারপাশে স্থিতিশীল পানির স্তর সর্বত্র একই লেভেলে থাকে। কিন্তু নলকুপ চালু করার পর পাম্পের টানে চতুর্দিক হতে পানি সজোরে নলকূপে প্রবেশ করতে থাকায় নলকূপের গা সংলগ্ন স্থানে পানির স্তর আস্তে আস্তে নিচের দিকে নেমে যায়। একটা নির্দিষ্ট সময় পরে নলকূপের পা সংলগ্ন পানির স্তর একটা নির্দিষ্ট স্থান পর্যন্ত নেমে তারপর আর নামে না, সেখানেই স্থির থাকে। এই স্থির বিন্দু থেকে নলকুপ চালু করার আগের স্থিতিশীল পানির স্তর পর্যন্ত দূরত্বকে ঐ নলকুপের ড্র-ডাউন বলা হয় ।

বিভিন্ন প্রকার সাকশন বা হেড লস (different types of suction head loss) হেড লস (Head Loss):
পাম্প দিয়ে পানি তোলা বা সরবরাহ করার সময় পানি অনেক বাঁধার সম্মুখীন হয়ে থাকে। প্রয়োজনের তাগিদে সাকশন ও ডেলিভারি পাইপ লাইনের বিভিন্ন স্থানে এলবো জয়েন্ট দিয়ে লাইনকে বাঁকা করা হয়। এই সব বাঁকের কাছে পানির প্রবাহ বাধাগ্রস্ত হয় ফলে নির্দিষ্ট পরিমাণ শক্তিতে পানি যত উচ্চতায় ওঠার কথা তত উচ্চতায় ওঠে। না । এছাড়া ঘর্ষণ জনিত কারণেও পানি সঠিক উচ্চতায় পৌঁছুতে পারে না। এভাবে বিভিন্ন প্রকার বাঁধার কারণে পানি নির্ধারিত উচ্চতায় ওঠার ক্ষেত্রে যতটুকু উচ্চতা বা হেড কমে যায় তাকে 'হেড লস' বলে।

বিভিন্ন ধরনের বাঁধার ক্ষেত্রে হেড লস বিভিন্ন ধরনের হয়ে থাকে। পাম্পের সাকশন ও ডেলিভারি লাইনে সাধারণত সমকোণ বা ৯০° বাঁকা করে সংযোগ দেওয়া হয়। নিচে বিভিন্ন মাপের পাইপলাইনে ৯০° এলবো জয়েন্টের জন্য হেড-লসের একটা ছক প্রদান করা হলো।

পাম্পে প্রধানত দুইভাবে পানির হেড অপচয় বা লস হয়ে থাকে। যেমন -
• ঘর্ষণজনিত অপচয় (Friction Loss )
• গতি /বেগ হেড অপচয় (Velocity Head Loss )

ক) ঘর্ষণ জনিত অপচয় (Friction Loss ) 

পাইপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত পানি পাইপের গায়ের সাথে ঘর্ষণজনিত প্রতিবন্ধকতার কারণে যতখানি উচ্চতায় ওঠার কথা, ঠিক ততখানি ওঠে না। অর্থাৎ, পাইপর মধ্যে ঘর্ষণজনিত প্রতিবন্ধকতার কারণে পানি যতখানি কম ওঠে, তাকে ঘর্ষণজনিত অপচয় বা ফ্রিকশন লস বলে। ফ্রিকশন লস নিম্নোক্ত সূত্রের দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
ফ্রিকশন লস,hf=4flv2÷2gd
এখানে,
h f= ঘর্ষণজনিত হেড অপচয়
f = ঘর্ষণজনিত বাঁধার গুনাঙ্ক
I = পাইপের দৈর্ঘ্য
v = পাইপের মধ্যে পানির বেগ
d = পাইপের ব্যাস
g = অভিকর্ষ ত্বরণ

খ) গতি হেড অপচয় (Velocity Head Loss) :

কূপ বা অন্য কোনো উৎস হতে পাইপে পানি প্রবেশ করার সময় অথবা পাইপ থেকে মজুদ জলাধারে পানি যাওয়ার সময়, কিংবা কোনো স্থানে পাইপের ব্যাস হঠাৎ বেড়ে যাওয়া বা কমে যাওয়ার জন্য কিছু পরিমান হেড অপচয় হয় । এ সবের সম্মিলিত অপচয়ই গতি হেড অপচয় বা ভেলোসিটি হেড লস। কোনো নির্দিষ্ট পরিমান পানি অন্য কোনো বাঁধা ছাড়া শুধু মধ্যাকর্ষণ শক্তি বা অভিকর্ষ ত্বরণ বাধায় পাইপের ভিতরের পানির তুলনায় যতটুকু কম উচ্চতায় ওঠে, তাকে গতি হেড অপচয় বা ভেলোসিটি হেড লস বলে। ভেলোসিটি হেড লস নিম্নোক্ত সূত্রের দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
ফ্রিকশন লস,hv=v²÷2g
এখানে, hv = গতি হেড অপচয়
v = পাইপের মধ্যে পানির বেগ
g = অভিকর্ষ ত্বরণ
পাম্প এফিসিয়েন্সি সম্পর্কিত সমস্যা সমাধান সমস্যা: 

২ কিউসেক ক্ষমতাসম্পন্ন একটি টারবাইন পাম্প ৭০% এফিসিয়েন্সিতে কাজ করে ৬০ ফুট নিচ থেকে পানি ওঠায়। পাম্পটির ওয়াটার হর্সপাওয়ার কত? পাম্পটি চালাতে কত হর্স পাওয়ারের ইঞ্জিন বা মোটর প্রয়োজন ?
সমাধান: এখানে দেওয়া আছে,
ডিসচার্জ
Q = ২ ঘনফুট / সেকেন্ড
মোট হেড
H = ৬০ ফুট
পাম্প এফিসিয়েন্সি E = 90%
ওয়াটার হর্স পাওয়ার WHP = Q X h X 62.4÷550
= 2 X 60 X 62.4 ÷550
= 13.61
BHP = WHP
চালক যন্ত্রের ক্ষমতা h = 13.61 X 100 ÷70
= 19.44 (প্রায়)
সুতরাং এ ক্ষেত্রে ২০ হর্স পাওয়ারের ইঞ্জিন বা মোটর প্রয়োজন ।
কিন্তু বাস্তব ক্ষেত্রে নিরাপদ পরিস্থিতির (Safety Factor) জন্য এই হিসাবের চেয়ে ২০% বেশি ক্ষমতার প্রাইম মুভার ব্যবহার করতে হয়।
১। একটি পাম্পের সাকশন ও ডেলিভারি লাইনে ৪ ইঞ্চি করে ৯০° এলবো জয়েন্ট আছে। পাম্পটি ২০ ফুট নিচ হতে পানি তুলে ১৫ ফুট উঁচুতে সরবরাহ করে। পাম্পটির হেড ও মোট হেড লস কত ?
সমাধান: দেওয়া আছে,
সাকশন হেড (H) = 20 ফুট ডেলিভারি হেড (Ha) + 15 ফুট
ধরি,
৪ ইঞ্চি করে ৯০° এলবো জয়েন্টে যথাক্রমে সাকশন লাইনের হেড লস = ১৬ ফুট ডেলিভারি লাইনের ডেলিভারি হেড লস = ১৬ ফুট
পাম্পের মোট হেড
= সাকশন হেড + (ডেলিভারি হেড + প্রতিবন্ধকতার হেড) + (ধর্ষণ হেড)
= Hs + Ha + (Hus + Hua) + He = ২০ + ১৫ + (১৬+১৬) +০
= 20 + 10 + 32
= ৬৭ ফুট (উত্তর)
অথবা,
পাম্পের মোট হেড স
= প্রতিবন্ধকতার হেড + ধর্ষণ হেড = (Hus + Hua) + He
= (১৬+১৬) + ০
= ৩২ ফুট (উত্তর) ।

২। ২ কিউসেক একটি টারবাইন পাম্প ৬৫% ইফিসিয়েন্সিতে কাজ করে ৮০ ফুট নিচ হতে পানি উঠায়। পাম্পটির ওয়াটার হর্স পাওয়ার কত? পাম্পটি চালু করতে কত হর্স পাওয়ারের ইঞ্জিন বা মোটর প্রয়োজন?
সমাধান :
দেওয়া আছে,
ডিসচার্জ (Q) = ২ ঘনফুট / সেকেন্ড
মোট হেড (H) = ৮০ ফুট
পাম্প ইফিসিয়েন্সি (n) = ৬৫%
পানির ওজন = ৬২.৪ পাউন্ড
ওয়াটার হর্স পাওয়ার (WHP) = 2x80x624 ÷ 550
= 18.153 HP (উত্তর)।
চালক যন্ত্রের ক্ষমতা (BHP) = WHP
18.153 65%
18.153x100÷ 65 = 27.93 (প্রায়) হর্স পাওয়ার। . এক্ষেত্রে পাম্পটি চালু করতে ২৮ হর্স পাওয়ার ইঞ্জিন বা মোটর লাগে। কিন্তু বাস্তব ক্ষেত্রে ২০% বেশি ক্ষমতার
মুভার প্রয়োজন।

20( অর্থাৎ বা 28+ 6 34 হর্স পাওয়ার (উত্তর)
৩। একটি সেন্ট্রিফিউগাল পাম্প ১০ ফুট নিচ হতে পানি তুলে ২০ ফুট উঁচুতে সরবরাহ করছে। সাকশন লাইনে ও ইঞ্চি এলবো দিয়ে একটি ৯০° সংযোগ দেওয়া হয়েছে ডেলিভারি পাইপ লাইনে 2/2 ইঞ্চি এলবো দিয়ে
আরেকটি সমকৌণিক সংযোগ দেওয়া হয়েছে। পাম্পটির মোট হেড কত?

সমাধান:
দেওয়া আছে,
= ১০ ফুট
= ২০ ফুট
সাকশন হেড (Hg) ডেলিভারি হেড (Ha
সাকশন লাইনে হেড লস (HLg) = ১৫ ফুট ডেলিভারি লাইনে হেড লস (HL) = ১২ ফুট
মোট হেড = সাকশন হেড + ডেলিভারি হেড + প্রতিবন্ধক হেড + (ঘর্ষণ হেড)
= ১০ + ২০ + (১৫ + ১২) + ০
= ৫৭ ফুট (উত্তর)।

৪।৩ কিউসেক ক্ষমতাসম্পন্ন একটি টারবাইন পাম্প ৭০% ইফিসিয়েন্সিতে কাজ করে ৬০ ফুট নিজ থেকে পানি উঠায়। পাম্পটির ওয়াটার হর্সপাওয়ার কত? (এক ঘন ফুট পানির ওজন = ৬২.৪ পাউণ্ড)

সমাধান:
দেওয়া আছে,
ডিস চার্জ (Q) = ৩ ঘন ফুট / সেকেন্ড
মোট হেড (H) = ৬০ ফুট
পাম্প ইফিসিয়েন্সি (n) = 90% পানির ওজন = ৬২.৪ পাউন্ড ওয়াটার হর্স পাওয়ার (WHP) = 3x60x62.4 ÷550
= 20.42 (প্রায়) HP..