Bomba de fluxo axial - Axial-flow pump

Uma bomba de fluxo axial para uso industrial

Uma bomba de fluxo axial , ou AFP, é um tipo comum de bomba que consiste essencialmente em uma hélice (um impulsor axial ) em um tubo. A hélice pode ser acionada diretamente por um motor vedado no tubo ou por motor elétrico ou motores a gasolina / diesel montados no tubo pelo lado de fora ou por um eixo de transmissão em ângulo reto que perfura o tubo.

As partículas de fluido, no curso de seu fluxo através da bomba, não mudam suas localizações radiais, pois a mudança no raio na entrada (chamada de 'sucção') e na saída (chamada de 'descarga') da bomba é muito pequena. Daí o nome de bomba "axial".

Operação

O triângulo de velocidade para uma bomba de fluxo axial

Uma bomba de fluxo axial tem um tipo de hélice de rotor funcionando em uma caixa. A pressão em uma bomba de fluxo axial é desenvolvida pelo fluxo de líquido sobre as lâminas do impulsor. O fluido é empurrado em uma direção paralela ao eixo do impulsor, ou seja, as partículas do fluido, ao longo de seu fluxo pela bomba, não mudam de localização radial. Ele permite que o fluido entre no impulsor axialmente e descarregue o fluido quase axialmente. A hélice de uma bomba de fluxo axial é acionada por um motor.

Notas

As palhetas difusoras fixas são usadas para remover o componente de giro ( ) da velocidade de descarga do impulsor e para converter a energia em pressão. ${\ displaystyle V _ {\ rm {w2}}}$
As palhetas do impulsor podem ser ajustáveis.
A máquina pode ser equipada com palhetas de pré-entrada para eliminar a pré-rotação e tornar o fluxo puramente axial.

Trabalho realizado no fluido por unidade de peso = ${\ displaystyle U {\ frac {(V _ {\ rm {w2}} - V _ {\ rm {w1}})} {g}}}$

onde está a velocidade da lâmina. ${\ displaystyle U = U _ {\ rm {2}} = U _ {\ rm {1}}}$

Para transferência máxima de energia , isto é, ${\ displaystyle V _ {\ rm {w1}} = 0}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {\ rm {1}} = 90 \ deg}$

Portanto, a partir do triângulo de velocidade de saída , temos

${\ displaystyle V _ {\ rm {w2}} = U-V _ {\ rm {f2}} \ cot \ beta _ {\ rm {2}}}$

Portanto, a transferência máxima de energia por unidade de peso por uma bomba de fluxo axial = ${\ displaystyle U {\ frac {(U-V _ {\ rm {f2}} \ cot \ beta _ {\ rm {2}})} {g}}}$

Desenho de lâmina

As lâminas de uma bomba de fluxo axial são torcidas

Em uma bomba de fluxo axial, as lâminas têm uma seção de aerofólio sobre a qual o fluido flui e a pressão é desenvolvida. Para um fluxo constante, temos ${\ displaystyle V _ {\ rm {f1}} = V _ {\ rm {f2}} = V _ {\ rm {f}}}$

Portanto, a transferência máxima de energia para o fluido por unidade de peso será

${\ displaystyle U {\ frac {(U-V _ {\ rm {f}} \ cot \ beta _ {\ rm {2}})} {g}}}$

Para transferência de energia constante ao longo de toda a extensão da lâmina, a equação acima deve ser constante para todos os valores de . Porém, aumentará com o aumento do raio , portanto, para manter um valor constante, um aumento igual deve ocorrer. Visto que, é constante, portanto, deve aumentar com o aumento . Então, a lâmina é torcida conforme o raio muda. ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle U ^ {2}}$ ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle UV _ {\ rm {f}} \ cot \ beta _ {\ rm {2}}}$ ${\ displaystyle V _ {\ rm {f}}}$ ${\ displaystyle \ cot \ beta _ {\ rm {2}}}$ ${\ displaystyle r}$

Características

Curva característica de uma bomba de fluxo axial. As linhas vermelhas mostram o desempenho diferente em diferentes passos de lâmina, as linhas azuis mostram a potência absorvida.

As características de desempenho de uma bomba de fluxo axial são mostradas na figura. Conforme mostrado na figura, a altura manométrica na taxa de fluxo zero pode ser até três vezes a altura manométrica no ponto de melhor eficiência da bomba. Além disso, o requisito de energia aumenta à medida que o fluxo diminui, com a maior energia consumida na taxa de fluxo zero. Esta característica é oposta à de uma bomba centrífuga de fluxo radial, onde a necessidade de energia aumenta com o aumento do fluxo. Além disso, os requisitos de potência e a altura manométrica da bomba aumentam com o aumento do passo, permitindo que a bomba se ajuste de acordo com as condições do sistema para fornecer a operação mais eficiente.

Vantagens

A principal vantagem de uma bomba de fluxo axial é que ela tem uma descarga relativamente alta (taxa de fluxo) a uma altura manométrica relativamente baixa (distância vertical). Por exemplo, pode bombear até 3 vezes mais água e outros fluidos em elevações de menos de 4 metros em comparação com o fluxo radial mais comum ou bomba centrífuga . Ele também pode ser facilmente ajustado para funcionar com eficiência de pico em baixo fluxo / alta pressão e alto fluxo / baixa pressão, alterando o passo da hélice (apenas alguns modelos).

O efeito de rotação do fluido não é muito severo em uma bomba axial e o comprimento das pás do rotor também é curto. Isso leva a menores perdas hidrodinâmicas e maiores eficiências de estágio . Essas bombas têm as menores dimensões entre muitas das bombas convencionais e são mais adequadas para baixas e altas descargas.

Formulários

Modelo tailandês de bomba de fluxo axial de 8 polegadas x 20 pés de comprimento, movida por um trator de duas rodas de 12 cavalos de potência, elevando água de um canal de irrigação para campos de arroz próximos por meio de tubo flexível de distribuição de plástico

Uma das aplicações mais comuns das AFPs seria no manuseio de esgoto de fontes comerciais, municipais e industriais.

Em veleiros, AFPs também são usados em bombas de transferência usadas para lastro de vela . Em usinas de energia, eles são usados para bombear água de um reservatório, rio, lago ou mar para resfriar o condensador principal. Na indústria química, são utilizados para a circulação de grandes massas de líquidos, como em evaporadores e cristalizadores . No tratamento de esgoto , um AFP é freqüentemente usado para recirculação de licor misto interno (ou seja, transferência de licor misto nitrificado da zona de aeração para a zona de desnitrificação).

Na agricultura e na pesca, AFPs de alta potência são usados para elevar a água para irrigação e drenagem. No Leste Asiático, milhões de unidades móveis menores de 6 a 20 HP são movidas principalmente por motores monocilíndricos a diesel e gasolina. Eles são usados por pequenos agricultores para irrigação, drenagem e pesca. Os projetos dos impulsores também foram aprimorados, trazendo ainda mais eficiência e reduzindo os custos de energia para a agricultura local. Os projetos anteriores tinham menos de dois metros de comprimento, mas hoje em dia podem ter até 6 metros ou mais para permitir que "alcancem" com mais segurança a fonte de água, permitindo que a fonte de energia (muitas vezes os tratores de duas rodas são usados) seja mantidos em posições mais seguras e estáveis, conforme mostrado na imagem ao lado.

Veja também

Referências

Bibliografia

SM Yahya "Turbines Compressors and Fans, 3rd edition", Tata McGraw-Hill Education, 2005
A Valan Arasu "Turbo Machines, 2ª edição", Vikas Publishing House Unip. Ltd.

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