Generatoare hidropneumatice

Generatoare hidropneumatice

Generatoarele hidropneumatice transforma energia mecanica in energie hidraulica lichidelor sau in energie pneumatica necesara gazelor pentru a fi vehiculate de la un nivel la altul sau pentru a fi puse sub presiune. Din punct de vedere functional generatoarele hidropneumatice se impart in generatoare hidraulice dinamice si generatoare hidraulice volumice.

Generatoare hidropneumatice dinamice

Generatoarele dinamice transforma energia mecanica in energie cinetica si pe aceasta in energie potentiala de presiune sau de pozitie. Aceste masini se caracterizeza prin functionarea la turatii mari permitand directa cuplare cu motoarele electrice, au un mers silentios, nu au inchidere intre orificiul de admisie si cel de evacuare. Dupa modul de iesire al fluidului din rotorul masinii (turbopompe, ventilatoare, turbocompresoare), generatoarele dinamice se clasifica in :

Cu rotor radial sau centrifugal - la care fluidul are la iesirea din rotor directia perpendiculara pe arborele rotorului;

Cu rotor diagonal - la care fluidul formeaza la iesire un unghi mai mic de 90⁰ cu axa rotorului;

Cu rotor axial - la care fluidul are la iesire o directie paralela cu axa rotorului;

Generatoarele dinamice cu rotor radial dupa raportul D₂/D₁ (iesire/intrare) se clasifica in : generatoare cu rotor lent, cu rotor normal si rotor rapid.

Pompe centrifuge (turbopompe)

Pompele centrifuge pot fi mono sau multietajate. Elementele din care este constituita o pompa centrifuga sunt: caracsa, rotor, sisteme de actionare.

Lichidul intra in pompa axial si sub actiunea campului de forte centrifuge determinat de invartirea rotorului este impins radial cu viteza spre periferia rotorului si apoi in conducta de refulare. În dreptul orificiului de refulare se micsoreaza viteza lichidului, din cauza spatiului mai mare, si energia cinetica se transforma in energia potentiala necesara ridicarii lichidului la inaltimea ceruta. Iesirea lichidului din rotor produce in centrulrotorului o depresiune, care face ca lichidul din conducta de aspiratie sa fie impins de presiunea atmosferica in rotor. Din aceasta categorie de pompe s-au construit la noi in tara pompele Lotru, Cerna, Cris si alte tipuri. Pompele centrifuge multietajate au mai multe trepte de pompare, fiind prevazute cu mai multe rotoare montate in serie pe acelasi arbore. Se utilizeaza in instalatiile unde este necesara o inaltime mai mare de pompare. Din aceasta categorie se fabrica pompe cu arborele orizontal tip SADU si cu arbore vertical, pompele submersibile tip HEBE.

Ventilatoare

Ventilatoarele se clasifica dupa modul de trecere a aerului in radiale (centrifugale) si axiale sau dupa presiunea manometrica in ventilatoare de joasa presiune, de medie presiune si inalta presiune.

Ventilatoarele axiale, dupa tipul paletelor pot fi cu palete fixe sau reglabile iar ventilatoarele radiale (centrifugale) dupa tipul paletelor pot fi cu palete inclinate inainte sau inapoi (cele mai utilizate).

Ventilatoarele cu palete drepte se utilizeza la unele instalatii de transport pneumatic, deoarece paletele drepte nu acumuleaza materialul in canalul rotorului. La cresterea debitului, presiunea totala a ventilatorului se modifica ( debitul si presiunea cresc iar inaltimea de pompare scade).

Turbocompresoare si suflante

Functianeaza pe aceleasi principii ca ventilatoare centrifuge dar raportul de comprimare este cuprins intre 1,1-3. Presiunile realizate la refulare sunt la turbocompresoare 20-120 daN/cm² si la suflante 1-20 daN/cm².

Au un numar mai mare de rotoare montate in serie sii se construiesc pentru debite mari.

Parametrii principali ai pompelor si ventilatoarelor

Principalii parametrii functionali ai pompelor si ventilatoarelor sunt : debitul volumic Q_v (m³/s), inaltimea manometrica H (m coloana de apa) la pompe sau H (mm coloana de mercur) la ventilatoare, puterea P (kW) necesara actionarii acestora, turatia n [rot/min] si randamentul total h_p. Acesti parametrii sunt inscrisi pe placuta de identificare a fiecarei pompe sau ventilator.

Se numeste debitul pompei cantitatatea volumetrica de lichid pompata in unitatea de timp. Debitul teoretic Q_t al pompei este debitul care nu tine cont de pierderile cauzate de scurgerile prin neetansietati, umplerea incompleta la aspiratie , etc. debitul real Q_r tine cont de aceste pierderi si se exprima cu relatia:

Gradul de neuniformitate al debitului este raportul dintre diferenta valorilor extreme si valoarea medie a debitului:

Înaltimea totala de ridicare sau inaltimea manometrica este data de relatia:

;

in care : p₁,p₂ - reprezinta presiunea fluidului la suprafata in recipientii de aspiratie respectiv refulare; p_r,p_a - reprezinta presiunea lichidelor la refulare respectiv aspiratia in pompa; - reprezinta suma pierderilor de presiune in pompa si pe conducte; H_g - reprezinta inaltimea geometrica de ridicare si egala cu H_g = H_a + H₀ + H_r [m], in care H_a este inaltimea de aspiratie, H₀ - diferenta de inaltime intre punctele unde se masoara H_r si H_a , iar H_r reprezinta inaltimea de refulare, toate masurate in m; w_r si w_a reprezinta vitezele de curgere a lichidului in conductele de refulare respectiv aspiratie [m/s]; r - densitatea lichidului daN/m³.

Lucrul mecanic util pe care pompa il efectueaza la un debit Q_r si la o inaltime totala de ridicare H (m) intr-un timp t este:

, [J]

iar puterea utila a pompei va fi:

, [W]

Lucrul mecanic consumat de pompa (L_c) este mai mare decat lucrul mecanic util dezvoltat, din cauza pierderilor. Randamentul total al pompei este raportul:

,

iar puterea reala consumata de pompa este:

,

Puterea reala a pompei este mai mare decat puterea teoretica datorita rezistentei hidraulice la trecerea lichidului prin conducte, pierderi volumice si frecarilor mecanice, deci :

,

in care h_m este randamentul mecanic, h_h este randamentul hidraulic, h_v este randamentul volumic.

La pompele si ventilatoarele centrifugale, daca se schimba turatia la valoarea n₂, se modifica debitul Q₂, respectiv inaltimea H₂ si puterea necesara actionarii va fi P₂ dupa urmatoarele relatii: n₁/n₂ =Q₁/Q₂; H₁/H₂= (n₁/n₂)², P₁/P₂ = (n₁/n₂)³;