Upload
hoanglien
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Cavitação
Matéria:
Ocorrência de cavitação em turbomáquinas com líquidos: filme Examples of Cavitation
Efeitos da cavitação no funcionamento das turbomáquinas
Altura de aspiração disponível
Altura de aspiração crítica
Velocidade específica de aspiração.
Coeficiente de Thoma.
Exercícios
Cavitação
Cavitação: vaporização, seguida de
condensação (quase instantânea)
Detecção da cavitação:
Alteração das curvas de funcionamento
Observação visual de formação de bolhas
Detecção de ruído e vibrações
Efeitos da cavitação:
Ruído, vibrações
Erosão do material
Redução do desempenho (rendimento, etc.)
Ocorrência de cavitação em bombas
Na situação da figura p1 é inferior à pressão atmosférica
se p1 < pvap (T) vaporização
Contudo a pressão mínima ocorre no interior da bomba
pmin < pvap (T) vaporização cavitação
Ocorrência de cavitação em bombas
Para que não ocorra cavitação:
vapppp 1ppp vap 1
g
V
g
p
g
p
g
V
g
p vap
22
2
1
2
11
Instalação (Hs) Bomba (Hsi)
po
asps Zeg
V
g
p
g
p
2
2
101
g
pZe
g
p vap
asps
0
Hs > Hsi
Ocorrência de cavitação em bombas
Altura de aspiração disponível:
só depende da instalação g
p
g
V
g
pH
vap
s
2
2
11
Altura de aspiração crítica:
só depende da bomba g
V
g
pH si
2
2
1
Curvas de Hsi são fornecidas pelo fabricante:
Hsi = F(Q,N,D,,, parâmetros geométricos)
Ocorrência de cavitação em bombas
Altura de aspiração
crítica (NPSH) - Hsi
(só depende da bomba)
NPSH – Net Positive
Suction Head
g
V
g
pH si
2
2
1
Curvas de H, e Hsi para o
diâmetro original (260 mm) e
após torneamento
Ocorrência de cavitação em turbinas
A diferença é que na definição da altura de aspiração disponível se incluem as perdas de carga no difusor (parte integrante do fornecimento)
Não há cavitação se
Hs > Hsi
Ocorrência de cavitação
Altura de aspiração crítica:
só depende da turbomáquina g
V
g
pH si
2
2
1
Hsi = F(Q,N,D,,, parâmetros geométricos)
Aplicando a análise dimensional:
2
3,ND
ND
Qf
H
H sii
Re desprezável Coeficiente de
Thoma crítico
Não há cavitação se: > i
Coeficiente de Thoma = Hs/H só depende da instalação
Ocorrência de cavitação
Velocidade específica de aspiração:
43
sgH
QNS
Velocidade específica de aspiração crítica:
343ND
QF
gH
QNS
si
i
Não há cavitação se S < Si
É indiferente utilizar Si ou i
Ocorrência de cavitação
Velocidade específica de aspiração crítica:
3ND
Qf
H
H sii
Mesma família de máquinas geometricamente
semelhantes tem mesmo (Si)max e (i )max
Coeficiente de Thoma crítico:
343ND
QF
gH
QNS
si
i
Ocorrência de cavitação
Valores típicos:
Bombas: 2,5 < (Si)max = F() < 3,5 (Si)max = 3
Turbinas: 3,5 < (Si)max = F() < 5,2 (Si)max = 4
Exercício 5 e 8
Qual a altura máxima a que pode colocar a bomba para que não ocorra
cavitação em cada caso? (Zasp=0,5 m; pvap=2,45 kPa; patm=101,3 kPa)
Problemas 5 e8 A bomba com curvas de funcionamento anexas e D=265 mm rotor, fornece um
caudal de 260 m3/h numa instalação de bombagem com reservatórios abertos
para a atmosfera e um desnível de 12 m.
Pretende-se reduzir o caudal para 180 m3/h por uma das 4 vias seguintes:
a) Fecho parcial da válvula na conduta de descarga;
b) Alteração da velocidade de rotação;
c) Ajuste do diâmetro do rotor por torneamento (use as curvas de funcionamento
fornecidas para rotores com menos de 265 mm);
d) Instalando uma recirculação (ligando a saída da bomba à sua entrada) e
controlando aí o caudal para que na conduta principal passem os 180 m3/h
pretendidos.
Admita escoamento completamente turbulento na conduta. Calcule a potência
consumida pela bomba e a altura máxima a que a pode colocar acima da
superfície livre do reservatório de montante para cada uma das possíveis vias de
controlo de caudal. Tome Zasp=0,5 m (para 180 m3/h), pvap=2,45 kPa e patm=101,3
kPa.
Problemas 5 e 8 – Curva da instalação
0 17
pump
Curva da instalação:
𝐻 = 12 + 𝑘𝑄2
𝑘 = 7.4 × 10−5𝑚 𝑚3 ℎ 2
Problemas 5 e8 a) – Fecho da válvula
1
pump
Potência: 𝑃 = 𝜌𝑔𝑄𝐻 𝜂 = 13646 𝑊
Altura máxima:
𝑒𝑠 ≤ 9.59 − 𝐻𝑠𝑖 = 7.79𝑚 1.8
Problemas 5 e 8 b) – Ajustamento da
velocidade de rotação
2
3 Ponto de funcionamento (2):
𝑄 = 180𝑚3 ℎ
𝐻 = 14,4 𝑚
Rendimento do ponto 2?
𝜂 = 80%
𝐻 = 4.44 × 10−4𝑄2
Potência : 𝑃 = 𝜌𝑔𝑄𝐻 𝜂 = 8820 𝑊
Altura máxima:
𝑒𝑠 ≤ 9.59 − 𝐻𝑠𝑖 = 8.12𝑚
𝐻𝑠𝑖 = 1.47 𝑚
Calculado por igualdade do
coeficente de Thoma nos
pontos 2 e 3
Problemas 5 e8 c)– Torneamento do rotor
2
Ponto de funcionamento (2):
𝑄 = 180𝑚3 ℎ
𝐻 = 14,4 𝑚
Rendimento do ponto 2?
𝜂 = 75%
Potência : 𝑃 = 𝜌𝑔𝑄𝐻 𝜂 = 9408 𝑊
Altura máxima:
𝑒𝑠 ≤ 9.59 − 𝐻𝑠𝑖 = 8.12𝑚
𝐻𝑠𝑖 = 1.8 𝑚