Utilaje pentru vehicularea fluidelor

UTILAJE PENTRU VEHICULAREA FLUIDELOR

Diferenta de presiune, necesnra vehicularii, se realizeaza fie prin compri­marea gazelor (respectiv prin micsorarea volumului acestora), proces insotit de cresterea presiunii si a temperaturii, fie prin rarefierea, respectiv crearea unei depresiuni la un capat al conductei. Procesul de rarefiere este necesar si in anumite cazuri cand trebuie sa se obtina un vid de o anumila valoare, pentru realizarea acestor procese tehnologice ale caror reactii sunt favorizate de lipsa mediului gazos din aparat.

Masinile care realizeaza comprimarea gazelor poarta denumirea generica de compresoare, deosebindu-se insa — dupa marimea valorii presiunii ob­tinute de masina :

— ventilatoare, cu ajutorul carora se pot realiza presiuni de maximum 10⁴ Pa (1 000 mm H₂0);

— suflantele, pentru valori ale presiunii cuprinse intre 10⁴.. .2∙10⁶ Pa;

— compresoarele, pentru presiuni mai mari decit 2∙10⁶ Pa.

Dupa criteriul constructiv, se deosebesc trei clase importante : masini volumice, masini cu rotor, aparate fara elemente mobile.

In cele ce urmeaza se vor trata numai primele doua categorii de utilaje care formeaza marea majoritate, tinand seama de faptul ca ejectoarele, ca, mijloc de obtinere a vidului, s-au tratat la capitolul de pompe (in afara de ejectoare, pentru vid se mai foloseste pompa de difuziune si cea moleculara— cu aplicatii in laboratoare).

Masinile volumice sunt cuprinse in doua mari categorii stabilite dupa felul miscarii, organului principal:

— cu miscare alternativa;

— cu miscare rotativa.

La compresoarele volumice, denumite si compresoare cu deplasare, de­bitul este proportional cu numarul de deplasari pe unitatea de timp, res­pectiv cu turatia arborelui si este independent de valoarea presiunii — va­loarea adoptata dupa dorinta si tinand seama de anumite, limitari.

Utilajele pentru transportul si comprimarea gazelor sunt asemanatoare-cu pompele pentru lichide cu deosebirea ca, in cazul de fata apare efectul compresibilitatii gazelor.

Relatia intre volum, presiune si temperatura, in cazul unui gaz ideal, supus operatiei de comprimare (sau rarefiere) este data de ecuatia de stare :

V=m/M∙RT ,

unde :

p este presiunea gazului, in Pa ;

V   - volumul gazului, in m3 ;

m   — masa gazului, in kg ;

R - constanta universala a gazelor ;

T — temperatura absoluta, in K ;

M - masa molara a gazului, in kg/mol

-2-

Procesul real de comprimare al unui gaz oarecare se poate incadra intre doua limite precizate :

comprimare izoterma, cind toata caldura rezultata este cedata integral mediului exterior, iar variatia presiunii si volumului gazului are loc la tem­peratura constanta ;

comprimare adiabolica, cind toata caldura degajata la comprimare este pastrata de gazul comprimat, caruia i se ridica temperatura.

Cazul real este cel al comprimarii politrope — variatie de presiuni si volum, cu crestere de temperatura si cedare partiala de caldura. Consumul de lucru mecanic, in acest caz, este dat de relatia :

L_pol =(n/n-1)∙p₁V₁∙(p₂/p₁)^(n-1/n)-1

unde :

L_pol este lucrul mecanic ;

n        — exponentul politropic, in functie de gaz (din tabele) ;

P₁ P₂ — presiunile initiale si finale ;

V₁ — volumul initial al gazului.

Cunoscind lucrul mecanic teoretic consumat, puterea necesara N se deter­mina eu relatia :

N = L'/η

unde :

L' se determina inlocuind in relatie pe V_l cu debitul de gaz aspi­rat, in m³/s ;

η — randamentul global al masinii.

Si in cazul rarefierii gazelor, lucrul mecanic depinde tot de raportul de comprimare

ε =P_{2 /} P₁

Astfel, o pompa de vid aspirand de la 5∙10³ Pa si reluand la presiunea atmosferica de 10⁵ Pa consuma acelasi lucru mecanic ca si un compresor care comprima gazul de la 0,1 MPa la 2 MPa, intrucit in ambele cazuri raportul de comprimare este acelasi

ε =P_{2 /} P₁=1/0,05=20/1=20

Ca si in cazul pompelor, pentru alegerea oricarui tip do compresor se determina parametrii necesari : debit, presiune si putere, avind acelasi sem­nificatii si notatii.