+ All Categories
Home > Documents > Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Date post: 04-Jul-2015
Category:
Upload: marius-morar
View: 445 times
Download: 7 times
Share this document with a friend
17
1. Turbopompele Denumirea de pompa este utilizata pentru generatoarele hidraulice care vehiculeaza lichide. Acestea transforma energia mecanica in energie hidraulica. Turbopompele sau pompele cu rotor paletat sunt de 2 tipuri: radiale axiale Acestea modifica momentul cantitatii de miscare al lichidului prin intermediul unui paletaj rotoric, realizand astfel transferul de energie de de la sistemul de antrenare. Tipurile de rotoare folosite folosite de cele 2 tipuri de turbopompe sunt prezentate in urmatoarele figuri: 1.1 Pompele centrifuge radiale Rotoarele pompelor centrifuge radiale sunt prevazute cu palete curbate(in numar de 6…12) care au rolul de a asigura o curgere cat mai neteda a lichidului. Rotoarele pot fi de 3 tipuri: Fig. 1.1 Rotor turbopompa radiala Fig. 1.2 Rotor turbopompa axiala
Transcript
Page 1: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

1. Turbopompele

Denumirea de pompa este utilizata pentru generatoarele hidraulice care vehiculeaza lichide. Acestea transforma energia mecanica in energie hidraulica.

Turbopompele sau pompele cu rotor paletat sunt de 2 tipuri:

radiale

axiale

Acestea modifica momentul cantitatii de miscare al lichidului prin intermediul unui paletaj rotoric, realizand astfel transferul de energie de de la sistemul de antrenare.

Tipurile de rotoare folosite folosite de cele 2 tipuri de turbopompe sunt prezentate in urmatoarele figuri:

1.1 Pompele centrifuge radiale

Rotoarele pompelor centrifuge radiale sunt prevazute cu palete curbate(in numar de 6…12) care au rolul de a asigura o curgere cat mai neteda a lichidului.

Rotoarele pot fi de 3 tipuri:

inchis – cu paletele asezate intre 2 discuri inelare

semiinchis – cu paletele amplasate pe un disc

deschis – fara discuri laterale

Rotoarele deschise sunt folosite la pomparea lichidelor care contin particule solide in suspensie, dar prezinta dezavantajul ca necesita tolerante mici intre palete si peretii carcasei.

Fig. 1.1 Rotor turbopompa radialaFig. 1.2 Rotor turbopompa axiala

Page 2: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Dupa cum lichidul este aspirat pe o singura latura sau pe ambele parti ale rotorului, pompele centrifuge sunt cu simpla sau cu dubla aspiratie.

Dupa numarul de rotoare montate pe acelasi ax, pompele se clasifica in monoetajate (cu un singur rotor) sau multietajate (cu mai multe rotoare legate in serie).

Pompa centrifuga radiala monoetajata

Pornind de la structura constructiva a pompei prezentate in figura urmatoare, functionarea acesteia este urmatoarea: palele rotorului, prin miscarea acestuia “lovesc“ lichidul imprimandu-i atat o miscare de rotatie cat si una centrifugala (pe directie radiala), este colectat la periferie de catre carcasa spirala, cu sectiune variabil crescatoare in lungul curgerii, si care joaca rolul de “colector“ asigurand conducerea lichidului catre flansa de refulare. La intrarea in rotor se creeaza o depresiune care conduce la aspiratia lichidului dinspre flansa de aspiratie si la inchiderea circuitului hidraulic. Curgerea lichidului prin pompa se face continuu (nu pulsatoriu). Pentru echilibrarea hidraulica a rotorului, pe discul spate sunt practicate un numar de orificii care permit inchiderea circuitului q de scurgere.

Elementele componente ale pompei centrifugale radiale prezentata in figura sunt urmatoarele:

1 - rotor 2 - arbore 3 - lagar 4 - racord de aspiratie 5 - buson 6 - stator

7 - camera colectoare 8 - difuzor 9 - racordul de refulare 10 - sistem de etansare 11 - sistem de labirinturi 12 - buson de golire

Pompa centrifuga radiala multietajata

Fig. 1.1.1 Turbopompa centrifuga radiala monoetajata

Page 3: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Cu astfel de pompe s-au realizat presiuni de pompare echivalente a 2000 m coloana lichid(30 trepte la o turatie de 50 rot/s), fata de 60 m la pompele monoetajate.

Schema unei pompe centrifuge radiala multietajata este prezentata in urmatoarea figura:

Elementele componente sunt:

1 - arbore2 - lagar 3, 4, 5, 6, 7 - bucse8, 9, 10 - carcase 11 - rotor12 - stator 13 – disc de echilibrare

Pompa centrifuga radiala cu stator

La aceste pompe le este caracteristica prezenta intre rotor si carcasa a unui dispozitiv fix numit stator(difuzor), format din 2 inele paralelesi concentrice cu rotorul, al carui spatiu este divizat de un numar de palete in canale care continua drumul canalelor rotorului, dar in directie opusa acestora. Prezenta acestui dispozitiv permite o curgere a lichidului mult mai controlata, asigura convertirea energiei cinetice in energie de presiune in mod treptat, determina pierderi de presiuni mai mici si randament al pompelor mai mare. De obicei pompele cu stator sunt pompe multietajate.

Fig. 1.1.2 Turbopompa centrifuga radiala multietajata

Page 4: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Schema unei pompe centrifuge radiale cu stator este prezentata in urmatoarea figura:

1 – rotor

2 - stator

1.2 Pompa centrifuga axiala

Pompele axiale au rotorul format din 4….6 palete rasucite in forma de elice, cu unghi de inchinare fix sau reglabil. Pomparea lichidelor are loc ca urmare a actiunii campului de forte centrifuge determinat de invartirea rotorului, miscarii turbionare creata de profilul paletelor si impingerii lichidului de catre palete.

Pompele axiale au avantajul ca au un diametru mic si capacitate relativ mare. Ele se caracterizeaza printr-o inaltime de aspiratie mica.

Schema unei astfel de pompe este prezentata in urmatoarea figura :

2. Ridicarea curbelor caracteristice ale unei turbopompe centrifuge

2.1 Notiuni teoretice

Fig. 1.1.3 Pompa centrifuga radiala cu stator

Fig. 1.2.1 Turbopompa centrifuga axiala

Page 5: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Orice tip de pompa se caracterizeaza prin urmatorii parametrii de functionare:

Debitul pompei – se noteaza cu Q si reprezinta cantitatea de lichid care trece prin sectiunea de iesire in unitatea de timp

Sarcina sau inaltimea de pompare H – reprezinta energia specifica totala primita de lichid la trecerea lui prin pompa

Puterea utila Pu – este puterea transferata lichidului

Turatia n – de antrenare a pompei

Cele mai utile curbe pentru din punct de vedere al exploatarii turbopompelor sunt:

Familia de curbe H=f(Q) pentru n constant – numite curbe de sarcina sau curbe caracteristice interioare de sarcina

Familia de curbe P=f(Q) pentru n constant – acestea exprima variatia puterii absorbite cu debitul la turatie constanta

Familia de curbe ɳ=f(Q) – sunt importante pentru cunoasterea comportarii turbopompei la diferite debite.

Suprapunearea celor 3 familii de curbe este chiar caracteristica universala de functionare a turbopompei si poate fi urmarita in urmatoarea figura:

2.2 Descrieirea instalatiei

Fig. 2.1.1 Caracteristica universala a pompei

Page 6: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Pentru ridicarea curbelor caracteristice in laborator se foloseste o instalatie in circuit inchis perecum in urmatoarea figura:

Instalatia cuprinde urmatoarele componente:

1 – turbopompa centrifugala pentru care se doreste trasarea curbelor caracteristice

2 – electromotor de antrenare a pompei dotat cu un controler electronic ce permite modificarea turatiei si care afiseaza tensiunea si intensitatea instantanee a curentului absorbit de electromotor

3 – conducta de aspiratie

4 – robinet

5 – robinet montat pe conducta de refulare ce permite reglarea debitului

6 – conducta de refulare

7 – manometru ce masoara presiunea apei la iesirea din pompa direct in mH2O

8 – bazin

9 – vas gradat atasat bazinului de alimentare ce permite masurarea cantitatii de apa vehiculata de catre pompa in litri

10 – conducta de alimentare cu apa a bazinului

Antrenarea turbopompei se face cu ajutorul motorului electric (2). Pompa (1) aspira apa din bazinul (8) prin conducta (3) si o refuleaza prin conducta (6) si prin vasul gradat (9) care este interconectat cu bazinul (8). Debitul se determina prin cronometrarea timpului in care pompa

Fig. 2.2.1 Instalatia experimentala pentru ridicarea curbelor caracteristice ale unei turbopompe centrifugale

Page 7: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

vehiculeaza o anumita cantitate de lichid prestabilita in vasul gradat. Inaltimea de pompare se citeste direct de pe manometrul (7). Aparate auxiliare necesare : cronometru.

2.3 Metodologia lucrarii si prelucrarea datelor masurate

- se verifica daca robinetul (5) este inchis

- se deschide complet robinetul (4)

- se porneste motorul electric (2) si se seteaza turatia

- se citesc valorile indicate de afisajul controlerului pentru tensiune si intensitatea si se citeste valoarea indicata de manometrul (7)

- se deschide robinetul (5) si se cronometreaza timpul in care se vehiculeaza o anumita cantitate de lichid prestabilita(exemplu 5 litri) in vasul gradat

- se ridica busonul vasului gradat pentru a permite curgerea apei acumulate inapoi in rezervor

- se deschide apoi robinetul (5) intr-o alta pozitie(se incearca deschiderea robinetului in 6 pozitii consecutive intre pozitia complet inchis si pozitia complet deschis) si procedura se reia

- se realizeaza in felul acesta cele 6 regimuri de functionare ale turbopompei pentru prima turatie

- se seteaza motorul electric apoi pe o turatie mai mare si se fac din nou masuratori urmand pasii prezentati mai sus

Prelucrarea datelor

Volumul ΔV este cantitatea de apa masurata cu ajutorul vasului gradat

Timpu Δt este timpul cromometrat pana la acumularea cantitatii de lichid dorita in vasul gradat

Debitul se calculeaza cu urmatoarea formula:

Q= ΔV / Δt [m3/s]

Presiunea de iesire H1 se citeste direct de pe manometrul montat la refularea pompei

Puterea utila se calculeaza cu formula:

Pu = γ*Q*H [W], γ este greutatea specifica a apei(γ= 9.8*103 N/m3)

Puterea consumata (absorbita de motorul electric)se calculeaza cu formula:

P0 = U*I [W], U si I se citesc de pe afisajul controlerului.

Randamentul se calculeaza cu urmatoarea formula:

Page 8: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Ƞ = (Pu / P0)*100

Datele masurate si calculate se trec in urmatorul tabel:

Tabel 2.3.1: Tabel cu masuratori si rezultate:

Vol. ΔV m3

Timp Δt s

Pres. Iesire

H1

mH2O

Intensit. curent

I A

Tensiune U

Volt

Debit Q

m3/s

Inaltime pompare

H(=H1) mH2O

Puterea utila

Pu

W

Puterea absorbita

P0

W

Randament ƞ %

Cu ajutorul valorilor din tabel se vor trasa curbele caracteristice de functionare ale turbopompei centrifuge:

H=f(Q); Ƞ= f(Q); P0= f(Q)

Pentru ridicarea curbelor caracteristice s-au efectuat masuratori pentru 3 turatii ale pompei centrifuge si anume: 1500, 2500 si 3000 rot/min si s-au efectuat cate 6 masuratori pentru fiecare turatie.

Page 9: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Curbele caracteristice trasate se pot urmarii in urmatoarele grafice:

Curbele H=f(Q)

Curbele P0= f(Q)

Page 10: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor
Page 11: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

Curbele Ƞ= f(Q)

Page 12: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

3. Legarea turbopompelor centrifuge in serie si in paralel

Daca 2 sau mai multe pompe sunt legate in serie sau in paralel, curba totala caracteristica de sarcina a pompelor se modifica, ea obtinandu- se prin insumarea pe abscisa in cazul legarii in paralel sau pe ordonata in cazul legarii in serie a curbelor caracteristice de sarcina pentru fiecare pompa.

3.1 Cuplarea in paralel

In cazul in care debitul Q, livrat de o pompa, nu este suficient pentru alimentarea consumatorilor din retea se pot cupla in paralel 2 sau mai multe pompe. Aspiratia este de obicei independenta pentru fiecare pompa iar refularea se face intr-o conducta comuna.

Schema de cuplare si curba de sarcina caracteristica totala pentru cuplarea in paralel a 2 turbopompe se poate urmarii in urmaoarea figura:

Fig. 3.1.1 Schema de cuplare si curba de sarcina caracteristica totala pentru cuplarea in paralel a 2 turbopompe

Page 13: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

3.2 Cuplarea in serie

In practica cuplarea in serie a turbopompelor centrifuge se face cu scopul de a mari inaltimea de pompare a fluidului.

Pompele se monteaza una dupa alta astfel: refularea primei pompe se leaga la aspiratia celei de- a doua.

Astfel debitul care le strabate este acelasi Q1+2 = Q1=Q2 iar inaltimea de pompare este data de suma inaltimilor produse de fiecare pompa H1+2=H1+H2

Schema de cuplare si curba de sarcina caracteristica totala pentru cuplarea in serie a 2 turbopompe se poate urmarii in urmaoarea figura:

4. Bibiliografie

Fig. 3.2.1 Schema de cuplare si curba de sarcina caracteristica totala pentru cuplarea in serie a 2 turbopompe

Page 14: Trasarea Curbelor Caracteristice Ale Turbopompelor

1. Soare Stan – Procese hidrodinamice, Editura didactica si pedagogica Bucuresti 1979

2. D. Opruta, L.Vaida, Corina Giurgea, L. Nascutiu – Mecanica fluidelor lucrari practice, Editura Todesco 2004

3. http://en.wikipedia.org

4. http://www.hydrop.pub.ro


Recommended