Clasificarea pompelor pentru lichide

CLASIFICAREA POMPELOR PENTRU LICHIDE

Ca urmare a conditiilor variate la care trebuie sa lucreze, pompele se construiesc intr-o gama larga de modele, clasificarea lor facandu-se dupa mai multe criterii.

Dupa fluidul transportat se numesc pompe hidraulice si pompe pneumatice.

Dupa principiul de functionare si miscarea organului principal de lucru care transmite energie fluidului, pompele se pot clasifica in pompe cu elemente mobile si dispozitive fara elemente mobile. (fig. 1.1)

Pompele cu elemente mobile au o piesa care primeste energie mecanica de la un motor si o transmite sub forma energiei hidraulice lichidului.

Pompele cu piston sunt acelea, in care lichidul este deplasat cu ajutorul unui piston ce poate avea o miscare rectilinie alternativa in interiorul unui cilindru; dupa modul in care pistonul actiuoneaza asupra lichidului se deosebesc:

Pompe cu simplu efect, in care lichidul este refulat de o singura fata a pistonulu

Pompe cu dublu efect, in care lichidul este refulat alternativ de ambele fete ale pistonului.

Uneori, pistonul are o constructie diferita de pistonul obisnuit, el sta scufundat in lichidul ce trebuie pompat Pompele cu piston pot lucra cu un cilindru sau in paralel cu mai multi cilindri, deosebindu-se urmatoarele variante: pompa simplex (cu un cilindru), pompa duplex (cu doi cilindri); pompa triplex (cu trei cilindri). Pompele cu piston pot fi aspiratoare, aspiratoare-refulante, sau refulante.

O alta categorie de pompe, cu miscare alternativa rectilinie este pompa cu membrane, aceasta fiind folosita la transportul lichidelor care ar putea distruge pistonul. Miscarea pistonului este transmisa mai intai unui alt lichid care deformeaza membrana astfel incat sa asigure aspiratia si refularea lichidului ce trebuie transportat.

Pompele cu rotor sunt acelea, in care lichidul este deplasat dintr-un spatiu de aspiratie intr-un spatiu de refulare, cu ajutorul unei piese deconstructiva speciala (numita rotor), care se afla in interiorul unei carcase.                   

Dupa forma rotorului si principiul de lucru, pompele cu rotor pot fi:

Pompe axiale, in care lichidul intra axial in rotorul pompei si este evacuat tot axial

Pompe radiale (centrifuge), in care lichidul intra axial in rotor si este evacuat radial

Pompele relative sunt acelea, in care lichidul este deplasat prin rotirea unui rotor de o anumita forma: palete; roti dintate; lobi, care impart volumul corpului pompei intr-un spatiu de aspiratie si unul de refulare ale caror volume sunt variabile

Dispozitivele fara elemente mobile nu au piese in miscare, transportul fiind realizat de un fluid motor (aer sub presiune, abur sau apa sub presiune), care transmite energia fluidului ce trebuie transportat.

Ejectoarele-injectoare utilizeaza energia cinetica a fluidului motor si o transmit lichidului sub forma de energie potential de presiune.

Pompele cu amestec de gaze sunt acelea in care fluidul este amestecat cu aer comprimat, astfel incat volumul amestecului creste foarte mult, micsorandu-se astfel densitatea.

1.1 CARACTERISTICILE FUNCTIONALE ALE POMPELOR

In functionarea pompelor, indiferent de tipul de pompa, intervin unii parametri ca: inaltimea de aspiratie, inaltimea manometrica, debitul, randamentul si puterea.

Inaltimea maxima de aspiratie. O pompa aspira lichid dintr-un aparat (rezervor) si-l refuleaza intr-o retea de conducte pentru ca acesta sa poata fi transvazat in alte recipiente sau aparate.

Inaltimea maxima de aspiratie este data de inaltimea maxima la care se poate monta racordul de apriratie al pompei fata de nivelul lichidului. Daca se monteaza pompa la o distanta mai mare (pe verticala) decat inaltimea maxima de aspiratie, functionarea ei nu mai este posibila.

Valoarea maxima a inaltimii de aspiratie se determina aplicandu-se ecuatia lui Bernoulli, intre punctual 1 situat la suprafata lichidului ce urmeaza a fi aspitrat si punctual 2, situat la intrarea in pompa. Diferenta h₁-h₂ reprezinta chiar inaltimea de aspiratie H_a; viteza v₁ la suprafata lichidului este nula, de asemenea, energia specifica E_n=0, pe parcusul respectiv nefiind pompa; p₁ reprezinta presiunea in spatiul de aspiratie, iar p₂ presiunea la intrarea in pompa. Cu aceste consideratii se obtine:

Daca se imparte ecuatia prin p g se poate calcula ianltimea maxima de aspiratie H_a:

Se observa ca daca nu s-ar lua in calcul marimile cuprinse in paranteza (presiunea de vapori a lichidului, cresterea energiei cinetice, pierderea de presiune prin frecare) si s-ar considera p₁ egal cu presiunea atmosferica, inaltimea maxima de aspiratie ar fi, in cazul in care s-ar pompa apa (p₁=100kg/m³), egala cu 10,33m

Inaltimea de aspiratie scade repede odata cu temperatura lichidului, valoarea ajunge egala cu 0 pentru apa la temperature de 65°C. Uneori, la temperaturi mari ale lichidelor de pompare, H_a ia valori negative, ceea ce inseamna ca pompa trebuie montata la o distanta calculata, sub rezervorul de aspiratie.

Inaltimea manometrica

Distanta masurata pe vertical H, intre pompa si nivelul pana la care impinge lichidul se numeste inaltime de refulare. Distanta intre nivelul de aspiratie 1 si cel de refulare 3 este numita inaltime geometrica H_g=H_a+H_r³ reprezentand presiunea statica a lichidului.

Scriind ecuatia lui Bernoulli sub forma:

Se observa ca toti termenii au dimensiunile unei lungimi. Raportul dintre energia specifica E_h si greutatea specifica (γ = p g) se numeste inaltimea manometrica si se noteaza cu H. Ea cuprinde, pe langa inaltimea geometrica de pompare H_g=h₃-h₁, inaltimea  necesara ridicarii presiunii lichidului, inaltimea necesara cresterii energiei cinetice, precum si inaltime necesara invingerii .

Inaltimea manometriva H se masoara in metri coloana de lichid pompat si este intotdeauna mai mare decat inaltimea geometrica H_g.

Debit

Cantitatea de lichid trimisa de pomapa in unitatea de timp in conducta de refulare reprezinta debitul pompei Q_V si se exprima m³/s, 1³/h, m³/min sau uneori in 1/min sau 1/s.

Puterea pompelor

Puterea utila reprezinta produsul dintre energia specifica E_h= H p g si debitul masic al pompei:

La care:

N_u  este puterea utila a pompei, in W;

Q_v  - debitul volumic, in m³/s;

p - densitatea lichidului in Kg/m³

H- inaltimea manometrica in m.

Puterea consumata (N) de pompa se calculeaza tinandu-se seama de randamentul total cu ajutorul relatiei:

Randamentul

Raportul dintre puterea utila a pompei consumata reprezinta randamentul total:

Randamentul total este determinat de:

Randamentul volumetric_v3 definit prin raportul dintre volumul efectiv pompat si volumul corespunzator variatiei spatiului de pompare (0,94.0,98);

Randamentul hidraulic _r

Randamentul mecanic _m = (0,6.0,9)

Deci se poate scrie: _{t = v r  m}

Randametul total depinde de constructia si de marimea pompei. La pompele cu piston, randamentul total are valoarea 0,7.0,9, iar pentru pompele centrifuge 0,7.0,8. Pentru instalatii mari de pompare se ating valori intre 0,93 si 0,95, la pompele mici randamentul total ajunge la 0,5.