Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 20
Na bomba de água do Problema 10.8, a carcaça da bomba age como um difusor que converte da altura de carga da velocidade absoluta na saída do rotor em aumento de pressão estática. A perda de carga através dos canais de admissão e de descarga do rotor é vez a altura de carga da componente radial da velocidade na saída do rotor. Estime a vazão volumétrica, o aumento de altura de carga, a potência de entrada e a eficiência da bomba no ponto de máxima eficiência. Considere que o torque para superar perdas existentes de mancal, selo e giro (spin) seja do torque ideal para .
Passo 1
Dados do Problema 10.8:
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;
;
.
Passo 2
Encontrando a velocidade angular :
Sendo a velocidade de :
Agora, calcularemos a velocidade horizontal de saída :
Substituindo os dados:
Passo 3
Calculando :
Substituindo os dados conhecidos:
Calculando :
Substituindo os valores conhecidos:
Assim, conseguimos obter a velocidade absoluta de saída:
Passo 4
Calculando o aumento teórico de altura:
Sendo e , temos:
Sabendo que a carcaça da bomba age como um difusor que converte da altura de carga da velocidade absoluta na saída do rotor em aumento de pressão estática. A perda de carga através dos canais de admissão e de descarga do rotor é vez a altura de carga da componente radial da velocidade na saída do rotor.
Calcularemos a elevação de altura real:
Substituindo os dados:
Passo 5
Considerando que o torque para superar perdas existentes de mancal, selo e giro (spin) seja do torque ideal para .
Calculando o torque necessário:
Substituindo os dados e sabendo que :
Passo 6
A eficiência da bomba é dada pela razão da potência de saída pela de entrada:
Substituindo os dados:
Passo 7
Repetiremos os cálculos para diferentes vazões para obtermos o ponto máximo de eficiência:
Percebemos que o ponto máximo de eficiência se dá quando .