المضخة لا تستطيع رفع ماء تحت 10 أمتار مهما بلغت قدرتها

نظرياً نعم يكون أقصى فرق ارتفاع بين مستوى المضخة وبين مستوى سطح الماء هو 10.3 متر ولكن عملياً هذا الإرتفاع أقل من عشرة أمتار أيضاً وقد يكون بحدود 7 إلى 8 أمتار بحسب كفاءة الضخ.

السبب في ذلك يعود إلى منبع القوة الدافعة للماء تحت المضخة. البعض يعتقد أن المضخة هي من يقوم بشفط الماء اعتماداً على قوتها ولكنها لا تستطيع فعل أي شيء أسفلها ما لم يكن هناك ضغط جوي. الضغط الجوي هو من يعمل على دفع المياه لمستوى المضخة عندما تعمل المضخة على تفريغ بعضاً منه أسفلها. هذا يعني أن فرق الضغط بين مستوى سطح الماء وبين مستوى فتحة الضخ أو المروحة داخل المضخة هو المنبع الرئيس للقوة الدافعة لرفع الماء أسفل المضخة نحوها. من قوانين تكافؤ الضغوط نعلم أن

حيث:

• P₀ الضغط الجوي على سطح الماء وفي كل مكان حوله وحول المضخة ويساوي 10325 باسكال عند الظروف القياسية.
• P₁ الضغط الجوي المفرغ جزئياً بواسطة مروحة الضخ في المضخة.
• ρ كثافة الماء تساوي تقريباً 1000 كيلوغرام لكل متر مكعب.
• g جاذبية الأرض تساوي تقريباً 9.8 متر في الثانية المربعة
• h ارتفاع الماء من مستوى السطح إلى فتحة الضخ أو المروحة في المضخة.

هذا يعني أن الارتفاع يعتمد بشكل أساسي على فرق الضغط وعلى المعاملات السابقة الأخرى ويساوي

إن كانت هناك مضخة مثالية تستطيع تفريغ الهواء داخل الأنبوب تماماً فإن هذا يعني أن الضغط P1 أصبح 0 وتصبح المعادلة السابقة بالصورة:

ويكون أقصى ارتفاع ممكن بالتالي 10 متر تقريباً. عملياً لا توجد مضخة مثالية قادرة على إنشاء تفريغ تام كما أن هناك مفاقيد حرارية دائماً ناشئة عن احتكاك السوائل مع أجزاء المضخة والأنابيب. لذلك يكون فرق المستوى بين المضخة والماء أقل حتى من 10 أمتار.

لا حظ أن عملية الضخ لا تعتمد على قدرة المضخة نفسها ولكن معدل الضخ هو من يعتمد على قدرة المضخة ولم نتحدث عنه هنا.

يعرف الضغط أسفل المضخة بصافي علو الضخ الإيجابي ويختصر NPSH. إن أردنا زيادة مستوى الضخ بسبب وجود عوائق لإنزال المضخة فإننا نلجاً لحيل منها:

• توصيل أنابيب بداخلها مراوح شفط متعددة المراحل بحيث لا يتجاوز الفرق بينها 10 أمتار مثالياً.
• إضافة ضغط أعلى من الضغط الجوي على سطح الماء. هذا يتوفر أحياناً بشكل تلقائي في بئر الإرتواز حيث يندفع الماء بمجرد حفر البئر والوصول إليه وذلك بسبب وجود ضغط كبير على الماء المنحبس هناك إما بواسطة ماء أعلى منه ارتفاعاً في مكان آخر أو بواسطة غازات مثلاً.