Teoria Geral das Máquinas de Fluxo

Transcrição

1 Teoria Geral das Máquinas de Fluxo Máquinas Termohidráulicas de Fluxo ρ = ρ cte cte Máquinas de Fluido Máquinas Hidráulicas Máquinas Térmicas BFT Turbomáquinas Máq. Deslocamento Positivo Turbomáquinas Máq. Deslocamento Positivo Operatrizes Motrizes Operatrizes Motrizes Bombas Líquidos Turbinas Hidráulicas Turbocompressores Turbinas a Vapor Ventiladores Gases Turbinas Eólicas Turbinas a Gás

2 Tipos Principais de Máquinas de Fluido Turbomáquinas Máq. Deslocamento Positivo

3 Turbomáquinas Máq. Deslocamento Positivo Máquinas de fluxo grandes vazões volumétricas Recebem ou cedem energia de um fluido fluido não confinado. Máquina de deslocamento Variação de volume fluido confinado. pequenas vazões

4 Máquinas de Fluxo (Turbomáquinas) Turbinas hidráulicas (hydraulic turbines); Ventiladores (fans); Bombas centrífugas (centrifugal pumps); Turbinas a vapor (steam turbines); Turbinas a gás (gas turbines); Turbocompressores (Compressors).

5 Tipos Principais de Máquinas de Fluxo

6 Turbomáquinas (Máquinas de Fluxo)

7 Turbomáquinas (Máquinas de Fluxo)

8 Exemplos de bombas de deslocamento positivo (volumógenas) Bomba de êmbolo Bomba helicoidal Bomba de engrenagens Bomba de palhetas

9 Exemplos de bombas de deslocamento positivo (volumógenas) Bomba de lóbulos triplos Bomba de pistão duplo circunferencial Bomba de tubo flexível ou de rolete

10 Características Principais Máquinas de fluxo alta rotação potência específica elevada (potência/peso) não há dispositivos com movimento alternativo médias e baixas pressões de trabalho não operam eficientemente com fluidos de viscosidade elevada vazão contínua energia cinética surge no processo de transformação de energia na maioria dos casos, projeto hidrodinâmico e características construtivas mais complexas que as máquinas de deslocamento Máquinas de deslocamento baixas e médias rotações potência específica média p/ baixa (potência/peso) várias têm dispositivos com movimento alternativo altas e muito altas pressões de trabalho adequadas para operar com fluidos de viscosidade elevada na maior parte dos casos, vazão intermitente energia cinética não tem papel significativo no processo de transformação de energia na maioria dos casos, projeto hidrodinâmico e características construtivas mais simples que as máquinas de fluxo

11 Elementos Construtivos: Rotor Onde acontece a transformação de energia mecânica em energia de fluido, ou vice-versa.

12 Elementos Construtivos: Sistema Diretor Tem como finalidade coletar o fluido e dirigi-lo para um caminho determinado.

13 Classificação das Máquinas de Fluxo Segundo a direção da conversão de energia: Máquinas de fluxo operatrizes (MFO); Máquinas de fluxo motrizes (MFM). Segundo as formas dos canais entre as pás do rotor: Máquinas de fluxo de ação; Máquinas de fluxo de reação. Segundo a trajetória do fluido no rotor: Máquinas de fluxo radiais; Máquinas de fluxo axiais; Máquinas de fluxo misto ou tangencial.

14 Classificação segundo a direção da conversão de energia Máquinas de fluxo operatrizes (geradoras): São aquelas que recebem trabalho mecânico e o transformam em energia de fluido. Ex.: Bombas centrífugas, ventiladores, sopradores, compressores centrífugos. Máquinas de fluxo motrizes: São aquelas que transformam energia de fluido em trabalho mecânico. Ex.: Turbinas hidráulicas, turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas eólicas.

15 Exemplos de máquinas de fluxo motrizes: Turbina hidráulica

16 Exemplos de máquinas de fluxo motrizes: Turbina a gás

17 Exemplos de máquinas de fluxo motrizes: Turbina a vapor Turbina Zoelly (ação) Turbina de condensação

18 Exemplos de máquinas de fluxo motrizes: Turbina Eólica

19 Exemplos de máquinas de fluxo geratrizes: Bombas e Ventiladores

20 Segundo as formas dos canais entre as pás do rotor Máquinas de fluxo de ação: Não há aumento nem redução de pressão do fluido que passa através do rotor. Turbinas de ação: Toda a energia potencial da queda se converte no rotor em forma de energia cinética. Máquinas de fluxo de reação: Há aumento ou redução de pressão do fluido que passa através do rotor. Turbinas de reação: A energia potencial da queda se transforma em energia cinética e de pressão.

21 Exemplos de máquinas de fluxo de ação

22 Exemplos de máquinas de fluxo de reação

23 Segundo a trajetória do fluido no rotor Máquinas de fluxo radiais: O escoamento do fluido através do rotor percorre uma trajetória predominantemente radial (perpendicular ao eixo do rotor). Ex.: Bombas centrífugas, ventiladores centrífugos e a turbina Francis lenta. Máquinas de fluxo axiais: O escoamento do fluido acontece numa direção paralela (axial) ao eixo do rotor. Ex.: Bombas axiais, ventiladores axiais e a turbinas hidráulicas Hélice e Kaplan. Máquinas de fluxo diagonais (misto ou semi-axial): Quando o escoamento não é axial nem radial. Ex.: Turbina Francis rápida e a turbina hidráulica Dériaz. Máquinas de fluxo tangenciais: O jato líquido proveniente do injetor incide tangencialmente sobre o rotor. Ex.: Turbina hidráulica do tipo Pelton.

24 Segundo a trajetória do fluido no rotor Máquinas de fluxo radiais Máquinas de fluxo axiais Máquinas de fluxo diagonais Máquinas de fluxo tangenciais

25 Exemplos de máquinas de fluxo radiais Bomba centrífuga

26 Rotor - Turbina Kaplan Exemplos de máquinas de fluxo axiais

27 Exemplos de máquinas de fluxo diagonal (misto) Bomba centrífuga com rotor diagonal

28 Turbina Pelton Exemplos de máquinas de fluxo tangencial