MQUINAS HIDRULICAS AULA 1 INTRODUO MAQUINAS DE FLUXO

MÁQUINAS HIDRÁULICAS AULA 1 – INTRODUÇÃO À MAQUINAS DE FLUXO PARTE 2 PROF. : KAIO DUTRA

Máquinas de Fluxo ◦ Uma máquina de fluxo é um dispositivo que realiza trabalho sobre um fluido ou extrai trabalho (potência) de um fluido. Este é um campo de estudo vasto, de forma que limitaremos nosso estudo aos escoamentos incompressíveis. ◦ Dentro dos escoamentos incompressíveis, vamos dar enfoque a máquinas comuns, tais como bombas e turbinas. Prof. : Kaio Dutra

Máquinas de Fluxo ◦ As máquinas de fluxo podem ser classificadas como: ◦ Deslocamento positivo: transferência de energia ocorre por variação de volume; ◦ Dinâmicas (Turbomáquinas): Direciona o fluido utilizando lâminas ou pás fixas em um elemento rotativo. Prof. : Kaio Dutra

Máq. Para realizar trabalho sobre um fluido ◦ As máquinas que adicionam energia a um fluido realizando trbalho sobre o fluido são denominadas: ◦ Bombas: para líquidos ou pastosos; ◦ Ventiladores, sopradores ou compressores: para gases ou vapor, dependendo do aumento de pressão; ◦ Ventiladores: baixo aumento de pressão; ◦ Sopradores: moderado aumento de pressão; ◦ Compressores: Elevado aumento de pressão; Prof. : Kaio Dutra

Máq. Para realizar trabalho sobre um fluido • Principais elementos: • Rotor (impulsor); • Carcaça (alojamento); • Sucção (Admissão); • Descarga (recalque); Prof. : Kaio Dutra

Máq. Para realizar trabalho sobre um fluido Prof. : Kaio Dutra

Máq. Para extrair trabalho de um fluido ◦ As máquinas que extraem trabalho de um fluido são chamadas turbinas. ◦ As turbinas podem ser basicamento divididas em: ◦ Turbinas hidráulicas; ◦ Turbinas à vapor; ◦ Turbinas à gas. Prof. : Kaio Dutra

Turbinas Hidráulicas Prof. : Kaio Dutra

Turbinas Hidráulicas Prof. : Kaio Dutra

Turbinas à Vapor Prof. : Kaio Dutra

Turbinas à Gás Prof. : Kaio Dutra

Equação de Euler para Turbomáquinas Forças de superfície + Forças de campo + Torque = variação da quantidade de movimento no volume de controle + Quantidade de movimento na superfície de controle. Prof. : Kaio Dutra

Equação de Euler para Turbomáquinas ◦ Para uma turbomáquina com entrada de trabalho, o toque requerido causa uma variação na quantidade de movimento angular do fluido; ◦ Para uma turbomáquina com saída de trabalho, o torque produzido deve-se a uma variação na quantidade de movimento angular do fluido. Prof. : Kaio Dutra

Equação de Euler para Turbomáquinas Torque: Potência: Altura de carga: Prof. : Kaio Dutra

Diagrama de velocidade ◦ As máquinas são pprojetadas de modo que, na condição de projeto, o fluido mova-se suavemente através das pás. ◦ Na situação idealizada para a velocidade de projeto, o escoamento relativo ao roto é suposto entrar e sair tangente ao perfil da pá. Prof. : Kaio Dutra

Diagrama de velocidade ◦ A velocidade absoluta do fluido é a soma vetorial da velocidade do rotor com a velocidade do escoamento relativo da pá. Prof. : Kaio Dutra

Equação de Euler para Turbomáquinas 1. Uma bomba centrífuga é utilizada para bombear 150 gpm de água. A água entra no rotor axialmente através de um orifício de 1, 25 in de diâmetro. A velocidade de entrada é axial e uniforme. O diâmetro de saída do rotor é 4 in. O escoamento sai do rotor a 10 ft/s em relação às pás, que são radiais na saída. A velocidade do rotor é 3450 rpm. Determine a largura de saída do rotor, b 2, o torque de entrada, a potência requerida prevista pela equação de Euler. Prof. : Kaio Dutra

Diagrama de velocidade 1. Um ventilador de fluxo axial opera a 1200 rpm. O diâmetro da ponta da pá é 1, 1 m e o diâmetro eixo é 0, 8 m. Os ângulos de entrada e saída das pás são 30° e 60°, respectivamente. Pás-guia de entrada dão um ângulo de 30° ao escoamento absoluto entrando no primeiro estágio. O fluido é ar na condição padrão e o escoamento pode ser considerado incompressível. Não há variação na componente axial da velocidade através do eixo. Admita que o escoamento relativo entra e sai do rotor nos ângulos geométricos da pá e use as propriedades do raio médio da pá para os calculos. Para estas condições idealizadas, desenhe o diagrama de velocidade de entrada, determine a vazão em volume do ventilador, desenhe o diagrama de velocidade de saída e calcule a potência e o torque mínimo neccessários para acionar o ventilador. a) Diagrama de velocidade de entrada e saída b) Vazão em volume c) Torque no rotor d) Potência requerida Prof. : Kaio Dutra

Proposta de Trabalho 1. Prof. : Kaio Dutra Uma bomba centrífuga, girando a 3500 rpm, bombeia água a uma taxa de 0, 01 m³/s. A água entra axialmente, e deixa o rotor a 5 m/s relativo às pás, que são radiais na saída. Se a bomba requer 5 KW e tem eficiência de 0, 67%, estime as dimensões básicas (diâmetro e largura de saída do rotor). Estime a altura de carga e a potência de entrada ideais se o ângulo de saída da pá estiver na faixa de 10° a 180°, plote um gráfico para representar seus resultados.