Pompe dinamiche PDF

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Questo testo contiene una breve ma esaustiva descrizione delle principali caratteristiche e problematiche delle pompe dinamiche....

Description

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Le macchine a fluido operatrici ricevono lavoro meccanico dall’esterno (in genere attraverso il loro a rotante principale) ed operano sul fluido che le attraversa fornendo ad esso energia sotto forma di increm di pressione, velocità o energia potenziale gravitazionale. A tale famiglia appartengono le pompe (che ope su un liquido, fluido incomprimibile), i compressori (che operano su un gas, fluido comprimibile) ventilatori (che aumentano la velocità di un gas). Nel caso dei compressori, per effetto della compressione si hanno anche apprezzabili incrementi temperatura del fluido che attraversa la macchina.

A differenza dei compressori, il fluido che attraversa una pompa subisce variazioni di temperatura m modeste, ragione per cui le pompe non sono classificate tra le macchine termiche. Le pompe si suddividono in dinamiche (radiali e assiali) e volumetriche (alternative e rotative).

Il funzionamento di una pompa viene in generale caratterizzato attraverso alcune grandezze fondamenta

la prevalenza totale Ht [J/kg], che esprime il lavoro specifico trasferito all’unità di massa di fluido elabo la velocità di rotazione n dell’albero della macchina, generalmente espressa in giri/min; la portata volumetrica Q di fluido evolvente nella macchina, generalmente espressa in m3/s; la potenza P assorbita dall’esterno, in kW; il rendimento ηp della pompa, che tiene conto di tutti gli aspetti dissipativi.

Particolarmente importante è il concetto di prevalenza totale Ht, definita come l’energia meccanica acqu dall’unità di massa di fluido nell’attraversare la macchina operatrice; la sua espressione deriva direttam dall’equazione dell’energia (primo principio della termodinamica per un sistema aperto), ov dall’espressione del lavoro scambiato dal fluido:

L’energia meccanica spesa per conferire al fluido un’energia pari alla prevalenza totale sarà ovviam superiore ad essa, in quanto una parte del lavoro meccanico prelevato dall’esterno viene dissipato per ef delle perdite. Si definisce pertanto il rendimento della pompa come:

La potenza assorbita dalla macchina sarà quindi:

Pompe dinamiche Le pompe dinamiche aggiungono energia continuamente.

La forma più comune di pompa dinamica è la pompa centrifuga, che sfrutta l’effetto centrifugo della gi per movimentare il liquido, trasformando l’energia meccanica proveniente dal motore prima in en cinetica e successivamente in energia di pressione.

Una pompa centrifuga è costituita da una girante che trasferisce al liquido l’energia meccanica prele dall’esterno, un diffusore che può essere costituito da una semplice cassa a spirale (Fig. a) o da una coro pale fisse (Fig. b) che delimitano condotti divergenti (nel senso del moto) destinati alla trasformazio energia cinetica in energia di pressione.

Cassa a spirale

In entrambi i casi è sempre presente una cassa a spirale che ha lo scopo di recuperare energia di pressio convogliare il fluido alla tubazione di mandata.

Per evidenti ragioni di semplicità costruttiva e di costo, nelle pompe è molto frequente la soluzione che esclude l'utilizzo del d palettato, anche se ciò comporta maggiori perdite idrauliche e, quindi, un minore rendimento. Le pompe centrifughe si dividono in monostadio o multi-stadio, in base alla quantità di giranti di cui sono dotate.

La vena liquida che esce dalla girante a velocità elevata è decelerata gradualmente nel diffusore (o nella a spirale se quest’ultimo manca), con conseguente trasformazione dell’energia cinetica in energia di press Curva caratteristica interna delle pompe centrifughe

Ricordiamo che s'intende per curva caratteristica interna la relazione che lega tra loro le variazioni di po alle variazioni di prevalenza fornita dalla pompa. Tali curve sono ricavate sperimentalmente o dedott via analitica utilizzando correlazioni dedotte dalla teoria della similitudine.

La prevalenza di una pompa può essere vista come il lavoro euleriano, definibile come la prevalenza te diminuita delle perdite interne alla pompa:

hm  he  y i Le perdite idrauliche interne alla macchina si possono distinguere in: • • •

Perdite distribuite nel distributore, in girante e nel diffusore; Perdite localizzate, che possono essere ulteriormente suddivise in perdite d'imbocco e per incid all'ingresso girante, perdite per diffusione allo scarico girante, perdite per urto nel diffusore; Perdite totali che sono somma delle perdite distribuite e di quelle localizzate.

Sottraendo la curva delle perdite totali a quella della caratteristica interna ideale si ottiene dunqu caratteristica interna reale di una pompa.

Nella figura sottostante sono riportate, a titolo d'esempio, le caratteristiche di funzionamento (prevalen rendimento globale al variare della portata erogata) di una pompa centrifuga.

Si può osservare come la portata massima erogata sia maggiore di circa il 30-35% della portata di mas rendimento della pompa. Per portate maggiori le velocità del fluido all'interno della pompa sono ta provocare lo sviluppo della cavitazione con conseguente funzionamento instabile e una brusca cadut rendimento. Punto di funzionamento e regolazione della portata

Per individuare il punto di funzionamento di una pompa inserita in un circuito bisogna conosce caratteristica interna della macchina (curva portata-prevalenza alla velocità di rotazione considerata) caratteristica esterna del circuito, ottenuta a sua volta dalla somma della prevalenza utile e delle perd carico del circuito (essendo queste ultime variabili con la portata con legge quadratica e dipendent diametro, dalla lunghezza e dalla conformazione dei condotti del circuito). Con riferimento alla f seguente, la pompa si porta automaticamente a funzionare nel punto C di intersezione tra la caratter interna e quella esterna....