Introduzione alle Macchine Operatrici (macchine a fluido) a... · Macchine Operatrici Nel presente

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Introduzione alle Macchine Operatrici (macchine a fluido)

IV A IPS M.CARRARA

Macchine Operatrici

Nel presente modulo si vogliono fornire cenni circa le principali macchine

operatrici impiegate negli impianti di climatizzazione pompe, ventilatori e

compressori.

OBIETTIVIOBIETTIVI

Conoscere le grandezze caratteristiche delle macchine;

Saper individuare il punto di funzionamento di una macchina in

rapporto allimpianto in cui installata.

saper scegliere la macchina pi idonea in rapporto allimpianto

mediante luso di grafici e tabelle.

saper calcolare le grandezze fondamentali caratterizzanti il

funzionamento e limpiego delle macchine.

Si pu definire macchina, in senso lato, un qualsiasi convertitore di energia

cio, in generale, una scatola chiusa in cui entra e da cui esce solo

energia; in particolare una macchina un complesso meccanico di organi

fissi e mobili che si scambiano reciprocamente delle forze. Nella fattispecie..

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MACCHINA A FLUIDO: una macchina

in cui la trasformazione dellenergia

avviene principalmente per mezzo di

forze applicate a, o fornite da, un

fluido comprimibile (gas, vapore) o

incomprimibile (liquido).

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDOIn base alla direzione di trasferimento dellenergia tra fluido e macchina

OPERATRICE

La macchina cede

energia al fluido

MOTRICE

Il fluido cede energia

alla macchina

In base al tipo di fluido trattato

IDRAULICA

Il fluido incomprimibile

( costante)

TERMICA

Il fluido comprimibile

( non costante)

VOLUMETRICAIl trasferimento di energia avviene

attraverso la pressione statica applicata a

pareti mobili

DINAMICAIl trasferimento di energia avviene

attraverso la variazione della quantit di moto

del fluido

In base al modo di lavorare del fluido

In base al tipo di fluido trattato

Le macchine sono quindi definite Macchine a Fluido in quanto dotate di

organi capaci di scambiare lavoro fra il fluido e gli organi mobili della

macchina. Nella turbina il lavoro transita dal fluido verso gli organi mobili

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

In questa sede si prester particolare attenzione alla prima classificazione..

della macchina mentre nella pompa tale scambio invertito

TURBINA

Macchina a Fluido Motrice

POMPA

Macchina a Fluido Operatrice

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MOTRICI

L > 0

M. C. I.

T. Vapore

T. Gas

T. Idrauliche

T. Eoliche

MACCHINE

A FLUIDO

OPERATRICI

L < 0

Pompe

Compressori

Ventilatori

Eliche

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MOTRICI

L > 0

M. C. I.

T. Vapore

T. Gas

T. Idrauliche

T. Eoliche

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MOTRICI

L > 0

M. C. I.

T. Vapore

T. Gas

T. Idrauliche

T. Eoliche

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MOTRICI

L > 0

M. C. I.

T. Vapore

T. Gas

T. Idrauliche

T. Eoliche

CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE A FLUIDO

MOTRICI

L > 0

M. C. I.

T. Vapore

T. Gas

T. Idrauliche

T. Eoliche

POMPE: Generalit e classificazione

Le pompe sono macchine che servono a trasportare i liquidi.

Sono macchine operatrici che per funzionare devono essere collegate amacchine motrici, per esempio a motori elettrici, motori a combustioneinterna, turbine, etc.

Le pompe constano di una parte fissa (carcassa) e di una parte mobile,Le pompe constano di una parte fissa (carcassa) e di una parte mobile,che trasmette al liquido l'energia necessaria a muoversi.

In base al diverso modo di operare la trasmissione di energia al liquido, lepompe si suddividono in:

- pompe cinetiche, in cui la parte mobile ruota trasferendo al liquidoenergia cinetica che, solo successivamente si trasforma in energia dipressione.

- pompe volumetriche, in cui il liquido viene spinto dall'organo inmovimento che fa tenuta con la carcassa.

POMPE: Generalit e classificazione

Nelle pompe volumetriche l'energia meccanica di spinta viene trasferita alliquido aumentandone direttamente la pressione.

Alla classe delle pompe cinetiche appartengono le pompe centrifughe(oggetto della lezione odierna).

Alla classe delle pompe volumetriche appartengono le pompe alternativeAlla classe delle pompe volumetriche appartengono le pompe alternativee le pompe rotative.

Le pompe centrifughe sfruttano la forza centrifuga per generare un aumentodi pressione per mettere in moto un liquido.

Le pompe alternative usano pistoni, stantuffi, diaframmi per spostare undato volume di liquido durante una corsa.

Le pompe rotative usano ingranaggi, viti, camme, etc. per generarespostamenti meccanici del fluido.

POMPE: Generalit e classificazione

I primi impianti termici sono stati realizzati con circolazione naturaledellacqua ma non appena lelettromecccanica ha messo a disposizionedegli impianti le pompe centrifughe il sistema adottato stato quello acircolazione forzata. I motivi sono molteplici:

aumentando le velocit si possono adottare diametri minori delletubazioni e quindi realizzare una riduzione in termini di costi di materiale,tubazioni e quindi realizzare una riduzione in termini di costi di materiale,montaggio e perdite di calore.

riduzione del contenuto dacqua dellimpianto

distribuzione dellacqua e quindi del calore pi uniforme.

I (pochi) svantaggi sono riassumibili in:

consumo di energia elettrica comunque compensato dal costo inizialedellimpianto contentuto

dipendenza dalla funzionalit della pompa

Esempio Applicativo

POMPE: Generalit e classificazione

In breve

POMPE

pompe cinetiche pompe volumetriche

pompe centrifughe

pompe alternative

pompe ad ingranaggi

Caratteristiche costruttive delle pompe centrifughe a flusso radiale

La Figura successiva mostra le parti essenziali di cui costituita una pompa

centrifuga a flusso radiale, esse sono:

- bocca di aspirazione (bocca aspirante) dalla quale entra il liquido da

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

- bocca di aspirazione (bocca aspirante) dalla quale entra il liquido da

pompare.

- la bocca di mandata (bocca premente) dalla quale esce il liquido in

pressione.

- la girante;

- la carcassa;

- lalbero motore o albero della pompa, che porta ad un estremo la girante

e all'altro il giunto di collegamento col motore.

- bocca di aspirazione

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

Caratteristiche costruttive delle pompe centrifughe a flusso radiale

- bocca di aspirazione- la bocca di mandata- la girante;- la carcassa;- lalbero motore o albero della pompa

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

DESCRIZIONE

Sono costituite da un organo mobile, la GIRANTE, che possiede moto rotatorio

ad elevato numero di giri e da organi fissi: CASSA A SPIRALE (VOLUTA), TENUTE,

CUSCINETTI.

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

Modello 3D

Moto del liquido allinterno di una pompa centrifuga

Nelle pompe centrifughe a flusso radiale, l'entrata e l'uscita del liquido sonoortogonali tra loro.

Come meglio mostra la Figura il liquido giunge alla parte centrale della giranteattraverso il condotto A e scivola sulla paletta della girante stessa seguendone il

profilo.

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

.

La girante imprime al liquido un percorso aspirale risultante da un moto rettilineo e da unmoto rotatorio.

Il moto rettilineo trasmesso al liquido dallaforza centrifuga che lo spinge dal centro allaperiferia facendolo scivolare lungo la pala.

Il moto rotatorio viene comunicato al liquidodall'essere costretto a ruotare con la girante. Illiquido infine esce dal condotto B

La girante costituita da un disco su cui sono ricavate delle pale che

formano dei condotti divergenti ed calettata su un albero sorretto da

cuscinetti.

POMPE CENTRIFUGHE o TURBOPOMPE

Grandezze caratteristiche di una pompa centrifuga

Prevalenza della pompa

Lenergia trasferita da una pompa ad un kgf diliquido prende il nome di prevalenza.

La prevalenza si indica con la lettera H, (vienedallinglese Head che significa appuntoprevalenza).

Poich la prevalenza H lenergia incorporatada 1 Kgf di liquido essa si esprimer in metri dicolonna di liquido o m.c.l.

Interpretazione della prevalenza

Un altro modo pi intuitivo di considerare laprevalenza e di pensarla come il lavoro chebisogna fornire ad un kg di liquido per elevarlodi H metri.di H metri.

Di seguito si riporta graficamente questainterpretazione facilmente visualizzabile:

Lenergia per unit di peso trasferita dalla

pompa al liquido, detta prevalenza,

rappresenta il lavoro necessario a sollevare il

liquido di unaltezza H dallaspirazione della

Visualizzazione Prevalenza

H= prevalenza della

pompa

liquido di unaltezza H dallaspirazione della

pompa

Aspirazione della pompa

Mandata della