2.Masini Hidraulice Si Pneum. Pompe Centrifuge VAR 1

8/19/2019 2.Masini Hidraulice Si Pneum. Pompe Centrifuge VAR 1

1/24

1. Pompe (Masini) hidraulice si pneumatice (4)

Acestea convertesc energia mecanica in energie hidraulica saupneumatica ,si/sau invers.

Aceasta energie poate f olosita pentru deplasarea uidului intre puncteleinstalatiei sau poate f olosita pentru actionarea altei masini .

Fluidele cu care opereaza masinile se numesc uide de lucru . Ele sedeosebesc prin starea de agregare , viscozitate, densitate, provenienta,continut de suspensii, punct de autoaprindere.

In industria navala se olosesc :

-Apa de mare, apa tehnica, apa potabila, produse petroliere, lichidechimice, amestecuri ,bitumuri.

-Aer comprimat lansare si tehnic!,aer, gaze de ardere, gaze lichefate,

azot, "#$, spume."onditiile de lucru , pentru toate categoriile sunt presiunea sitemperatura. "ele doua componente au impact ma%or asupra unctionariimasinilor hidraulice.

"a olosire lichidele sunt :

• "ele transportate ca mara• "ele olosite ca agent ptr instalatiile navale.

"onversia energiei se ace prin :

- eect dinamic

- eect static volumic!

&asinile pot f convertibile , adica cu reversibilitatea transormarii.

Elementele marimile ! de conversie ptr uide sunt debit si sarcina , ', (.

Elementele mecanice sunt momentul si viteza unghiulara, &, ).

Energia specifca a unui uid poate f e*primata ca find suma energiilordinamica si statica.

+"omponenta se regaseste in modifcarea cinematicii particulei

"omponenta se regaseste in modifcarea presiunii statice

&asinile la care conversia se ace pe baza componentei dinamice senumesc masini cu principiu de unctionare dinamic .


2/24

&asinile la care conversia se ace preponderent pe baza componenteistatice se numesc masini cu principiu hidrostatic de unctionare .

unctionarea masinilor volumice se ace pe baza variatiei ciclice avolumului de lucru . entru cuplarea la aspiratie si reulare se olosescorgane de distributie :

-supape masinile find nereversibile

- distribuitoare masinile find reversibile

"onversia se ace in general in mod continuu. unt cazuti cind conversiase ace in timp limitat ,deci pe o distanta scurta sub unghi limitat. Acestemasini se numesc motoare liniare sau oscilante

Actionarile hidropneumatice sunt impartite in doua categorii :

-0ransmiterea de puteri la mare distanta

-"ele care 0ransmit comanda la elemente mecanice ale instalatiei prinintermediul uidului energetic .

ierderile de putere se ac in ambele situatii a generatoarelor simotoarelor :

1. Masini hidraulice cu principiu de functionare dynamic


3/24

Aceste masini realizeaza conversia energetic prin modifcareacomponentei cinetice a energetice ca urmare a interactiunii intre uid sirotor.

"inematica de ce e important ptr particularizari!

e ac urmatoarele ipoteze :

- luidul este ideal omogen, continuu si ara viscozitate!

- 0raiectoria particulelor ce strabat rotorul este o linie continuua cumiscare relativa

- 2otorul are o infnitate de paleti cu grosime zero avind orma liniilorde current

&iscarea se ace in doua sisteme de reerinta

-3nul f* cu carcasa

-Altul mobil , solidar cu rotorul

e oloseste un sistem de reerinta in coordinate cilindrice . 4ersoriidirectiilor sunt :

5r, 5u , 5z.

viteza absoluta raportata la sistemul f*

- viteza relativa a uidului

viteza de transport a sistemului


4/24

6otind cu viteza unghiulara a rotorului , si cu vectorul de pozitie

a punctului atunci

4iteza absoluta , relative si de transport satisace relatia "oriolis :

2eprezentarea grafca a relatie "oriolis se numeste triunghiulvitezelor.

- Unghiul dintre viteza de transport si viteza absoluta se

noteaza cu .


5/24

- !uplimentul unghiului dintre viteza de transport si viteza

relativa se noteaza cu ".

0inind cont de relatia "oriolis rezulta ca

+

+u

0runghiul vitezelor se traseaza pentru masini generatoare si pentru

masini motoare. 7 89!

0eoria pompei

igura de mai %os reprezinta o sectiune transversal indiscul pompei .

igura 1/ $ reprezinta triunghiul vitezelor la intrare siiesirea din propulsor .

a! Aspiratie

In ipoteza curgerea in pompa nu este rotationala. Astainseamna ca unghiul +89 grade . In unctie degeometria pompei se poate calcula inelul de intrare .entru un propulsor radial :

A1 + $; r1 b1 m$


6/24

r1 este raza de intrare in propulsor a uidului

b1 este latimea palei .

"antitatea de lichid intra prin aceasta arie iar c1m estecalculat din ormula :

"1m +'prop /A1 ; r1 n/?9! + r1 )


7/24

A$+ $;r$b$

"$m se calculeaza la el ca aspiratia:

"$m + ' pompa /A$ < m/s=

4iteza tangentiala 3 este calculata :3$ +$;r$n/?9! +r$) < m/s =

@a inceput se considera ca 7$ are aceeasi valoare ca siunghiul palei rotorului .

4iteza relativa poate f calculata din :

$+ "$m /sin 7$


8/24

4olumul de control

Ec de echilibru ptr impuls uneste debitul masic si viteza cu

diametrul rotorului . Echilibrul este dat de moment .&omentul & la a* motor! corespunde momentului obtinutmomentului curgerii prin pompa cu debitul masic m+B'.

&+mr$ "$u r$ "1u ! 6m!

rin inmultirea momentului cu viteza unghiulara segaseste e*presia pentru puterea la a* .

In acelasi timp raza inmultita cu viteza unghiulara rezultaviteza tangentiala :

r$ )+3$

Aceasta rezulta :

$ + &)


9/24

'B3$ "$u 31 "u1!

uterea hidraulica transmisa uidului poate f scrisa ca ocrestere de presiune C p rotor prin rotor inmultita cu debitul' :

hidr + C p rotor '


10/24

(9 + 3$$/g


11/24

orma palei depinzind de unghiul de iesire

Faca se presupune ca nu e*ista rotatie "1u + 9 ! ocombinate de ecuatii arata ca sarcina variaza liniar cudebitul si panta depinde de unghiul de reulare 7$ .

(+ 3$$ /g!-3$ /; F$ b$ g tan7$ ! ! '


12/24

"urbele reale sunt deormate datorita pierderilorvolumice , alunecarii, rotatiei la aspiratie , etc.

Folosirea ecuatiei #uler

E*ista o strinsa legatura intre geometria rotorului , ecEuler si triunghiul vitezelor care poate f olosita inestimarea impactului schimbarii geometriei asupra sarcinii.

"azul particular al Ec .Euler poate f identifcat intriunghiul vitezelor la reulare .

Ecuatia Euler si cupla%ul vectorilor in triunghiul vitezelor

e considera doua cazuri :

- primul reducerea dimensiunii b$ .

4aloarea "$m este invers proportional cu b$ . 4aloarea "$mcreste cind b$ scade . 3$ este independent de b$ si ramineconstant . 3nghiul 7$ nu se schimba cind se schimba b$ .

-Faca vitezele "$u si "$ scad si $ creste . arcina va

scade ,implicit puterea . arcina la curgere zero esteproportionala cu 3$$ si nu e*ista schimbari in acest caz.


13/24

0riunghiul vitezelor la schimbarea marimii de iesire b$

.

Metode e$permentale de studiu ale masinilor cuprincipiu dynamic de functionare

In multe cazuri din considerente de modelare a miscariiuidului se recurge in proiectarea pompelor prin metodee*permentale .

In acest caz scopul fnal este asigurarea unui radamentma*im .

roiectarea se ace in doua etape , prima consta indimensionarea in conditii simplifcatoare , apoi sedefnitiveaza prin e*periment.

Acestea aduc corectii pentru o energie disipata mica sirandament mare.

0ranspunerea de la model la scara naturala se ace princriteriile de similitudine.

0rebuiesc indeplinite urmatoarele conditii:

1.Asemanarea geometrica a pompelor

$.Asemanare cinematica

H.2espectarea criteriului 2e


14/24

1. "onditia asemanarii geometrice :

$. Asemanarea cinematicii implica respectarea conditiei ca

triunghiul vitezelor sa fe asemenea model si natura m si n. Aceasta inseamna satisacerea criteriului desimilitudine trouhal .

2ezulta prin calcul ca :

2aportul vitezelor este proportional cu K si raportulturatiilor.


15/24

Feducerea parametrilor debit, sarcina, se ace aplicindsimilitudinea cinematica.

- 2aportul debitelor:

%ebitul este dat de viteza radiala a vitezei la iesirea

din rotor.2aportul debitelor este proportional cu KL si cu raportulturatiilor

- 2aportul sarcinilor :e considera ec. undamentala a pompelor :

Faca intrarea in pompa se ace radial "u1+9

2aportul sarcinilor este proportional cu KM si cu patratulraportului turatiilor

- 2aportul puterilor :Feoarece +'(, rezulta direct :

2aportul puterilor este proportional cu KN si cubulraportului turatiilor.

H. 2espectarea criteriului 2e cu cel cinematic nu se poateace simultan .

imilitudinea cinematica implica respectarea criteriuluih.

2e este oarte mare deci identitatea dupa 2e serealizeaza automat.

O. e introduce drept criteriu de comparatie P turatiaspecifcaQ.


16/24

Aceasta defneste ca turatia unui model de pompaasemenea geometric cu modelul din natura carerespecta similitudinea h, sau triunghi de vitezeasemanator , si care transerind acelasi lichid realizeazao sarcina egala cu 1m(R#, consumind putera de 1",SHT!.

Pompe centrifuge

ompa primeste energia mecanica de la motorul electric si otransmite uidului prin intermediul paletilor .

Feplasarea uidului se ace datorita ortelor centriuge . @a

iesirea din rotor particulele au viteze mari , energie cineticamare . "arcasa are rol de a prelua energia cinetica ara pierderila trecerea prin rotor si de a conduce uidul cu energia cineticacatre reulare.

Ea transorma energie cintica in energie potential cind reulareaeste inchisa.

ensul palelor este avind curbura in spatele sensului de rotatie .Antrenarea pompelor se poate ace electric , cu motoarehidraulice , turbine sau motoare termice.

"onstructia pompelor centriuge poate f :


17/24

- "u paleti liberi

- 2otor semideschis

- 2otor inchis

enomenul de cavitatie poate f preintimpinat princonstructia unui prerotor sau a unui rotor e*tins.

In general in constructiile navale pompele centriuge suntverticale cu prindere de cele mai multe ori pe postamentorizontal. # problema practica reprezinta cuplarea sicentrarea pompelor cu tubulatura .

"arcasele pompelor pot si simple si supraeta%ate.

&asinile centriuge nu sunt in general autoamorsable.entru unctionare este necesara umplerea tubulaturii deaspiratie cu lichid sau evacuarea aerului pe conducta deaspiratie pina ce uidul inunda statorul .

olutiile in acest sens sunt: -unctionarea inecata,sau

-cu valvula cu retinere

- cu statie de amorsare, incluzind o pompa volumica si une%ector.

- cuplarea pe acelasi arbore pe care este f*at rotorulpompei a unei pompe cu inel de apa. ompa esteautoamosrsabila si scoate aerul din tubulatura , raminindcuplata , unctionind in paralel cu pompa principala.

In instalatiile de la bordul navei se utilizeaza des pompelecentriuge in inst de ballast, santina, i-i , apa tehnica,sanitara, mara petroliere, ect.

ompele pot lucra ca si turbine prin intrarea apei radial sievacuarea a*ial turbina rancis!.


18/24

-%e&nirea caracteristicilor functionale ale pompeicentrifuge

"aracteristica unctional este data de legatura dintre

sarcina ( si debitul '.entru o pompa ideala din ec .$1H.$.T.$.!,

acind reprezentarea grafcain coordinate (', unctiaeste dependenta de unghiul7 si u!

Fin curba (t infnit se obtineprin scadere ( pierderifrecare rotor curba (treala.

e considera si pierderileprin soc (delta 's ) , pe portiunea '-9 de pornire prin

devierea vinei de lichid . Aceste pierderi se scad din curba(-'.

Faca debitul la intrare este inerior debitului nominal ''n , atunci confguratia triunghiului vitezei se modifca.

Fin reprezentarea vectoriala regimul de unctionare este

dat de parametri vectorii! , , .

Pentru ca intrarea sa se faca fara soc viteza trebuie adusa pe directia paletilor la intrare prin

modificarea cu viteza . *ceasta implica

devierea unghiului la valoarea "1.


19/24

Fin asemanarea triunghiurilor rezulta :

"onsideram pierderile prin soc de orma pierderilor locale

i rezulta:

-Feducerea analitica a e*presiei sarcinii

E*presia analitica a caracteristicilor este unctia ',(,n!este un paraboloid hiperbolic.


20/24

%ependenta de unghiul beta+ soc+ frecari

acind notatia :

Feterminarea s si U se ace din literature. E*presia sarcinii devine:

"oefcientii D1, V$,VH reprezinta valori constante pentru pompadata.

#cuatia de mai sus reprezinta un paraboloid hiperbolic .


21/24

-"urbele I, II,III sunt curbe de turatie n+ct. ,rezultate dinintersectia pinzei cu plane paralele '-(.

-"urbele a-a, b-b, c-c, orizontale ,paralele cu planul '-nsunt linii de reulare constanta . Acestea sunt hWperbole sia caror asimptote se intersecteaza pe a*a (. Ele defnesccomportamentul pompei la o anumita inaltime depompare. &odifcarea debitului se ace prin reglareaturatiei.

-arabola ( este rezultatul intersectiei cu un plan paralelcu planul (-n. Aceste parabole indica cum trebuie variataturatia pentru a mentine debitul contant la dieriteinaltimi de pompare .

@a unele pompe se defneste un domeniu de unctionare nma* si n min.


22/24

Alegerea regimului se ace pe panta descendenta in careregimul este stabil . e panta ascendenta pina in punctulde ma*im regimul este instabil . e preer ca pantadescendenta sa fe cit mai abrupta astel incit pentruvariatii mari ale sarcinii sa avem variatii mici de debit.2egimul nominal trebuie plasat acolo unde randamentuleste ma*im. "aracteristicile plane sunt trasate de obiceipentru o singura turatie a pompei sau o amilie de pompeunctie de putere sau turatia a*ului!.

0ermenul s'M contine si componenta dinamica .

In regim stationar 'p +'i deci (p+(i


23/24


24/24

Documents

2.Masini Hidraulice Si Pneum. Pompe Centrifuge VAR 1