INTRODUCERE - MASINI HIDRAULICE

8/14/2019 INTRODUCERE - MASINI HIDRAULICE

1/35

I. Utilizara mainilor hidraulice

1. Tipuri de maini hidraulice

1.1. Definirea mainilor hidraulice1.1.1. Definiie

Mainile hidraulice sunt maini strbtute de fluide considerate incompresibile care pot transforma energia mecanic primit din exterior n energie hidraulic pe care ocedeaz fluidului transportat (maini de lucru) , energia hidraulic preluat de la

fluidul transportat n energie mecanic pe care o cedeaz n exterior (maini de for), precum i energie mecanic sau energie hidraulic tot n energie de acelai tip, daravnd ali parametri (transformatoare).

Fig.1.1.1Observaii!e regul, maini hidraulice se numesc acele maini care transport lichide, daraceast denumire este folosit generic i pentru mainile care transport gaze.!in punctul de vedere al complexitii transferurilor energetice n interiorul mainilorhidraulice se deosebesc dou categoriimaini hidraulice simple, n interiorul crorase produce o singur transformare a energiei dintr"o form n alta, imainihidraulice complexe, n interiorul crora se petrec mai multe transformri energeticesuccesive de acest tip. #zual, mainile hidraulice complexe sunt compuse din dou

maini hidraulice simple de acelai tip sau pri ale acestora.

1.1.2. Principiile de funcionare ale mainilor hidraulice

$ainile hidaulice au rolul de a modifica energie fluidului care le strbate. %e poatemodifica una sau mai multe dintre formele de energie care compun energia total afluidului prin aciunea uneia sau mai multor fore. &lte fore care acioneaz energieiacestora sunt forele ataate diferitelor proprieti ale fluidelor (fore de vscozitate,fore de tensiune superficial, fore electric, fore magnetice etc). n funcie de tipulde energie a fluidului care se modific n timpul vehiculrii, de natura forelor careintervin i de modul n care acionea! aceste fore pentru a produce modificarea

Energiemecanic

Energiehidraulic

Maini de for(Motoare)

Maini de lucru(Generatoare)

PropulsoareTransmisii

Transformatoare

'


2/35

energiei, se definesc tipuri specifice de maini hidraulice i principiile pe ba!a crora funcionea!.

entru identificarea tipurilor de energie care se modific i forelor care intervin se ian consideraie ecuaia avier"%to*es care guverneaz micarea fluidului n main

( ) +'

,

,

+++=+ +v f pvvv

t v m ('.'.')

sau

( ) +'

,

,

++=++

vvvt v

p f v

m ('.'.'-)

unde semnificaia fizic a termenilor este urmtoarea

v

" fora de inerie unitar convectiv de translaie

=m

f

" fora masic unitar = p

' " fora de presiune unitar

t v

" fora de inerie unitar local( ) vvv = , " fora de inerie convectiv unitar de rotaie

v f = " fora de rezisten unitar datorat vscozitii( )

++== v f comp " fora de rezisten unitar datorat compresibilitii.

%e admit notaiilev

" viteza particulei de fluid situat n punctul considerat p " presiunea n masa de fluid n punctul considerat / 0 viscozitatea fluidului

" termenul de rotaie a particolei fluide " " densitatea fluidului n punctul considerat.%e alege o traiectorie oarecare de coordonats n lungul curgerii, ntre seciunile deintrare n main, notati , respectiv de ieire din main, notate i se integreazecuaia avier"%to*es ('.'.'-) n lungul acestei curbe.

( ) ( ) ++=++

e

i

e

i

e

iie

e

i

ie d sd v sd v sd t v

! ! g dpvv

+

,,

,,

('.'. )

unde se admite c forele masice sunt numai fore de greutate i se noteaz g 0 acceleraia gravitaional ! 0 cota unui punct ocupat de fluid.%e disting trei categorii de termeni

a. ( ) e ! ! g dpvv

ie

e

i

ie =++ ,,,

('.'.+)

care exprimmodificarea energiei specifice unitare a fluidului ntre seciunile deintrare i ieire din main, compus din variaia energiei cinetice, a energiei de


3/35

presiune i a energiei de poziie. 1nergia specific a fluidului ntr"un punct oarecare

din domeniul ocupat n interiorul mainii are expresia ! g pve ++= ,

,

.

b. ( ) =+ e

i

e

i

e

i l d sd v sd t v

+

('.'.2)

care exprimmodul n care se produce modificarea energiei, prin lucrul mecanicunitar efectuat de fluid ntre punctele de intrare i ieire din main, compus din lucrulmecanic de accelerare local, lucrul mecanic turbionar i lucrul mecanic decomprimare

c.eir

e

i

h sd v

=

('.'.3)

care exprim pierderile de energie datorit frecrilor vscoase prin lucrul mecanic

unitar disipat ntre intrarea i ieirea mainii%unt prezentate principiile mainilor cu cea mai mare aplicativitate practic i principiile lor de funcionare[ ]24 , [ ]32 .

A. Maini hidraulice simplea. Maini gravitaionale

$ainile gravitaionale sunt utilizabile numai n cazul lichidelor crora le modificenergia de poziie, #e g , pstrnd constante celelalte forme de energie. &cest tip demaini sunt cunoscute antichitate. 5ariaia energiei fluidului se exprim cu relaia

( ) g iee

i e ! ! g sd g e ===

('.'.6)

Mainile gravitaionale de lucru se numescelevatoare i se pot mpri n doucategorii n funcie de forele care acioneaz preponderent pentru a produce variaiaenergiei $levatoare la care intervin preponderent forele de greutate i inerie,numite n funcie de forma organului mobil elevatorul cu cupe (fig. '.'. .a),elevatorul cu pale spirale, numit i timpanul lui 7eron (fig. '.'. .b), elevatorul cuurub, numit urubul lui &rhimede, etc. 8n fig. '.'. se noteaz ' 0 roat 0 cupe(respectiv pale), + 0 9gheab superior n care este adus lichidul. $levatoare la careintervin preponderent forele de ade!ivitat i inerie, ntre care se menioneazelevatorul cu band (fig. '.'.+), elevatorul cu disc adeziv etc. 8n fig. '.'.+ se notreaz', 0 tanbur superior, respectiv tambur inferior, + 0 band adeziv, 2 0 raclor pentruoprirea lichidului, 3 0 9gheab superior n care este colectat lichidul. Mainile gravitaionale de for sunt numiteroi de ap i au construcii similareelevatoarelor. &cestea au pale n locul cupelor i preiau energia apei din natur pentru a o transforma n energie mecanic. rimele roi de ap utilizau energiacinetic a cursurilor de ap (energia cinetic apare ca urmare a diferenei de cot ntreseciuni ale cursului de ap, deci, de fapt este utilizat tot energia de poziie) pentruca, n sec :;5 s apar roile de ap care folosesc direct diferena de energie de poziie dintre dou seciuni (biefuri) ale cursului de ap. 8n fig. '.'.2 este prezentat oastfel de roat de ap, unde se noteaz ' 0 9gheabul de admisie a apei spre roat 0

nivelul apei n bieful amonte, adic nainte de intrarea spre roat + 0 roata de ap 2 0

+


4/35

axul roii de ap 3 0 pale poziionate la periferia roii 6 0 bieful aval, adic locul ncare se scurge apa dup trecerea prin roat.

Fig. 1.1.%

Fig. 1.1.& Fig. 1.1.'

a. 1levator cu cupe b. 1levator cu pale spirale

1

2

3

4

1

5

3

2

1

2

3

4

56

1levator cu band


5/35

$oar de ap Fig. 1.1.(

entru exemplificare, n fig. '.'.3 este prezentat o moar de ap amplasat pe un ru.

b. Maini hidrostatice$ainile hidrostatice modific energiade presiune, #e p, a fluidului pstrndconstante celelalte forme de energie.8ncazul gazelor, modific i energiaintern, #u.

+=+=e

i p

e

i

ued dp

e

+ ('.'.=)

$odificarea energiei se realizeaz prinumplerea i golirea succesiv a unorvolume cu a9utorul unui organ mobili, din acest motiv, mainile se numesci maini volumice, iar principiul defuncionare poate fi numit principiuldislocuirii. !ac organul mobil aremicare de translaie, atunci mainilese numescmaini volumice liniare,

iar dac micarea organului mobil este de rotaie, atunci mainile se nescmainivolumice rotative.8n fig.'.'.6 este prezentat schematic o main reprezentativ cu organul mobil nmicare de translaie (o pomp cu piston cu simpl aciune). $aina este alctuitdintr"un cilindru)1*, n care se poate deplasa un piston)%*, antrenat cu a9utorul uneiti9e)&* care, la rndul su poate fi acionat de un mecanism biel"manivel)+*.1tanarea cilindrului faa de conductele de aspiraie)'* i refulare) * se face prinsupapele de aspiraie)(*, respectiv refulare)-*, iar etanarea n lungul cilindrului, cugarnituri sau cu segmeni de etanare) *. >a deprtarea pistonului de bloculsupapelor, se creeaz o depresiune pe faa sa, se deschide supapa de aspiraie i se produce admisia, n timp ce supapa de refulare este nchis. ?nd pistonul a9unge lacaptul opus al cilindrului, se oprete i pornete n sens contrar. e faa pistonului secreeaz o suprapresiune care nchide supapa de aspiraie i deschide supapa derefulare pe unde se produce evacuarea. 8n fig. '.'.= este prezentat schemat o main

reprezentativ cu organul mobil n micare de rotaie (o pomp cu piston cu roidinate cu angrena9 interior). $aina este alctuit dintr"o carcas)%* n interiorulcruia se deplaseaz dou pinioane)&*, i respectiv ) *. >a periferia pinioanelor suntconstruii dinii angrena9ului)-*, ntre care se formeaz golurile)(*. @luidul intr nmain prin racordul de aspiraie)1*, este antrenat n spaiile formate dintre diniiangrena9elor i pereii interiori ai carcasei i este evacuat prin racordul de refulare)'*.!intre cele dou pinioane, unul este conductor, antrenndu"l i pe al doilea. %eobserv c fluidul primete energie, fiind deplasat de ctre angrena9 din zonaracordului de aspiraie, unde presiunea este mai mic, spre zona racordului derefulare, unde presiunea este mai mare. 8n fig. '.'.A este prezentat secionat o pompcu piston, unde au fost marcate postionul ('), supapele ( ), respectiv cilindrul (+). 8nfig. '.'.4 este prezentat o pomp cu roi dinate, unde se noteaz axul mainii ('),etantrea n lungul axului ( ), seciunea de aspiraie (+), pinionul conductor (2),

3


6/35

garnitura de etanare a corpului pompei (3), pinionul condus (6), buce (=), seciuneade refulare (A), flana de fixare (4).1xist maini volumice rotative cu micare mai complex, la care o parte a mainiiare micare rotativ, iar organele mobile au micare liniar, numitemaini roto/alternative.?ele mai cunoscute sunt mainile cu pistonae axiale i radiale, prezentaren fig. .

Fig.1.1.-

Fig.1.1.

entru exemplificare, n fig. '.'.A este prezentat secionat o pom cu piston.

4 5 2 1 3 9

6 !

$aini volumice liniare (pomp cu piston)

"#

1

2

3

4

5

6

"d

$aini volumice rotativ (pomp cu angrena9)

6


7/35

omp cu piston cu simpl aciune Fig.1.1.

omp cu piston cu roi dinate Fig.1.1.+

=

1

2

3

4

5

6


8/35

omp cu piston cu lobi Fig.1.1.10

c. Maini cinetice$ainile cinetice modific energia cinetic, #ecin, i energia de presiune, #e p, a fluiduluitransportat i, n cazul gazelor, modific i energia intern, #u, atunci cnd variaiilede presiune produce transformri termice. rincipiul de funcionare al acestor maini poate fi numit principiul v rte2ului. 5ariaia energiei fluidului poate fi exprimat prinrelaia

ueedudpvv p

d v

d e pcine

i

e

i

iee

i

e

i

++=++=

+

= ,,

,,,

('.'.A)

8n funcie de modul admisiei fluidului n organul mobil i modul n care se producetransferul energetic, se disting trei categorii de maini cinetice turbomaini, maini periferiale i maini a cror funcionare este bazat pe efecte speciale, cum ar fi pompa tip itot. ?ele mai rspndite suntturbomainile, distinndu"se prinflexibilitatea funcional mare, randamentele ridicate i capacitatea de a vehicula celemai diverse fluide.8n fig.'.'.A este reprezentat schematic o turbin hidraulic simpl, la care intrarea iietrea se realizeaz n lungul axului mainii.. @luidul intr prin zona de aspiraie)1*,strbate o zon de distribuie simetric uniform a lichidului, prevzut cu pale statice)%), apoi este diri9at ctre organul mobil, numit rotor, n care se produce transferulenergetic dintre ap i main)&*.


9/35

Fig.1.1.

Observaii8n cazul mainilor care primesc energie de la fluidul transportat, intrarea fluidului seface pe la periferia rotorului i fenomenul este invers celui descris.

e baza expresiei ('.'.2) se poate evalua efectul diferitelor tipuri de fore n schimbulde energie ntre fluid i main. &stfel

termenul e

i sd t

v

reprezint lucrul mecanic al forelor de inerie locale careare rol activ n schimbul de energie n cazul mainilor volumice i rol disipativn cazul turbomainilor

termenul ( ) e

i

sd v

reprezint lucrul mecanic al forelor de inerie convective

de rotaie unitare care are rol activ n schimbul de energie n cazulturbomainilor, respectiv rol disipativ n micarea n maini volumice rotativei fiind negli9abil n cazul curgerii n mainile volumice liniare

termenul e

i d

+ reprezint lucrul mecanic al forelor unitare de compresiune,care este negli9abil n cazul curgerii lichidelor i are rol activ doar n cazulcurgerii gazelor.

8n practic, cele mai rspndite maini hidraulice sunt

i. Maini hidraulice de for )3urbine hidraulice*3urbina Francis. 1ste maina productoare de energie cu cea mai mare aplicativitatei cel mai larg domeniu de exploatare. !up cum se arat n fig. '.'.4.a, turbina estealctruit dintr"un rotor)'*, cu intrare radial i ieire axial, o carcas cu seciunespiral)%* care preia apa din exterior i o distribuie cu simetrie axial n 9urul rotoului,un stator copus dintr"o serie de pale)%*, care contribuie la distribuirea corect a apei i

4

4

1

2

3

5


10/35

transform parial energia de presiune a apei n energie cinetic, respectiv un ax)1*,care preia energia mecanic dela rotor i o transmite n exterior. 8n final, apa elibetatde rotor este preluat de o pies n form de difuzor, numit aspirator)(*, caretransform parial energia cinetic a apei n energie de presiune. 8n fig. '.'.4.b este prezentat turbina @rancis n poziie de funcionare.3urbina 4aplan. &cest tip de turbin are construcie i mod de exploatareasemntoare cu cele ale turbinei @rancis. !iferena ma9or const n traseul apei nrotor care este permanent axial. 8n fig. '.'.'C a, este prezentat construcia turbineiDaplan, schematic, iar n fig. '.'.'C.b este prezentat un rotor de turbin Daplan.3urbina 5elton. &cest tip de turbin este destinat utilizrii energiei apelor avnd debitredus i energie disponibil ridicat, caracteristice rurilor de munte. Burbina este prezentat n fig. '.'.''. %e observ c este compus dintr"un rotor avnd o serie decupe la periferie)&*, ctre care este diri9at un 9et de ap prin unul sau mai multea9uta9e)1*. 1nergia apei este cedat roii, care o transmite n exterior prinintermendiul unui ax)1*.

a bBurbina @rancis

Fig. 1.1.+

a bBurbina Daplan

Fig. 1.1.10

'C


11/35

Burbina elton Fig. 1.1.11

3urbina 6an7i. &cest tip de turbineste destinat utilizrii energiei apeloravnd debit i energie disponibilrelativ reduse i cu variaii marisezoniere i chiar zilnic"orare. !ei aurandamente mai slabe dect celelaltetipuri de turbine, acestea se meninrelativ constante pentru domenii largiale debitelor. 8n fig. '.'.' este prezentat o astfel de turbindemontat pe pri componente. &pa ptrunde n turbin prin racordul deadmisie ('), strbate nti centripet,apoi centrifug rotorul ( ), dup care Burbina Ean*i Fig. 1.1.1%este evacuat prin racorsul de refulare (2).


12/35

maini pot fi plasate n categoria pompelor i au o larg utilizare n industria chimic,alimentar, a materialelor de construcie sau n cadrul sistemelor de epurare a apelor.

ii. Maini cu spiral$ainile cu element mobil spiral sunt alctuite dintr"o spiral metalic fix i unamobil, excentric fa de prima, prin deplasarea creia este transportat fluidul, gazsau lichid, ntre aspiraia centrali refularea periferial. 8n fig. '.'.A este prezentat o pomp cu spiral unde se noteaz '" spirala fix " spirala mobil +" carcasa.&vanta9ul acestor maini const n refularea uniform a fluidului.iii. Maini peristaldicerincipial, n cazul mainilor peristaldice, volume de fluid sunt mpinse printr"un

element elastic, descriind micri peristaldice similare celor din intestine, sub aciuneaunor elemente mecanice speciale. 8n fig. '.'.4 este prezentat o pomp peristaldicalctuit din '" corp pomp " element elastic prin care se deplaseaz fluidul +"rotor, care antreneaz n rotaie elementele mecanice ce apas elementul elastic 2"role care preseaz elementul elastic pentru deplasarea fluidului prin elementul elastic.

ompele peristaldice au o larg aplicativitate n instalaii medicale de dializ, undesngele ar putea fi degradat prin acunea mecanic a elementelor mobile ale pompeloruzuale, sau n cazul altor instalaii care transport fluide cu suspensii fragile.iv. 5ompa cu inel de lichid ompa cu inel de lichid acioneaz ca o main hidrostatic pentru transportul

gazelor.


13/35

$ainile cu element mobil spiral Fig. 1.1.

b. 3ransmisii&ceast categorie de maini sunt construite prin cuplarea unor maini hidraulicesimple complementare (motor cu generator) sau unor pri din acestea. rincipalelecategorii de transformatoare sunt3urbotransmisiile hidraulice sunt cele mai rspndite maini din aceast categoriecare pot fi de mai multe tipuri turbocupla9e, convertizoare hidraulice de cuplu,transmisii hidromecanice sau alte tipuri de turbotransmisii complexe.3ransmisiile hidrostatice )acionrile hidraulice*care au o larg aplicativitate i sentlnesc n cele mai diverse tipuri constructive, puteri transmise i dimensiuni.3ransmisiile sonice care au capacitatea s transmit energia hidraulic la parametrivariabili n timp.3ransmisiile cu frecare hidrodinamic, alctuite n principiu din dou seturi de discurintre care se afl un fluid vscos. rin frecrile hidrodinamice din fluid se transmiteenergia mecanic de la un set de discuri, la cellalt.

6. 3ransformatoareBransformatoarele hidraulice sunt alctuite prin cuplarea a dou maini hidrauliceFturbopomp"turbinG sau Fmotor hidrostatic"pomp hidrostaticG. 8n prezent,utilizarea lor este limitat.

". #chipamente hidraulicea. $chipamente cu fluid motor

1xist surse de energie, incluse generic n categoria mainilor hidraulice, dei nu auorgane n micare. !intre acestea, cele mai rspndite sunt cele cu fluid motor.i. 5ompa cu 2et , prezentat n fig. '.'.'C, funcioneaz pe

baza forelor de inerie i de presiune, apelnd la principiile de conservare a energiei,impulsului i masei . ompa este compus dintr"o camer de amestec final (=), n care

'+

1 2 3 4

omp peristaldic Fig. 1.1.+

1 2 3
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Two_moving_spirals_scroll_pump.gif


14/35

intr un 9et de lichid (+) cu presiunea p1 i debitul9 1, numit lichid primar, printr"una9uta9 ( ). 8n camer intr i un 9et de fluid secundar (6) la presiunea p% i debitul9 %, prin a9uta9ul (3).8n camer, 9eturile se amestec i se produce un schimb de impuls astfel nct 9etulsecundar (6) este accelerat i evacuat n continuare, printr"un difuzor ('C), avnd laintrarea n difuzor presiunea p&a i debitul9 &a, iar la ieire (4) presiunea p&d i debitul9 &d (9 &a: 9 &d ). 8n prima parte a camerei de amestec, se identific un domeniu deuniformizare a curgerii ('') de lungime 2, ntre 9eturile de lichid. @luidul secundar poate fi numai lichid, numai gaz sau un amestec de gaz i lichid. 8n aceast situaie,gazul (2), cu debitul9 g , se amestec ntr"un spaiu, numit camer de amestecsecundar (') cu lichidul secundar (3). 8n difuzorul ('C) se afl tot un amestec de gaz ilichid (A).

@ig. '.'.'C

ii. 5ompa cu ga!/lift , prezentat n fig.'.'.'', funcioneaz pe baza intervenieiforelor hidrostatice care acioneaz asupra unui amestec lichid"gaz, avnd densitateainferior densitii lichidului transportat, fr gaz. ompa este alctuit dintr"un tub('), n care se afl lichid la presiunea atmosferic un cilindru ( ), n care se formeazamestecul gaz"lichid o surs de gaz (+) un rezervor superior n care este ridicatamestecul gaz"lichid (2) un bazin de separare a lichidului de gaz (3), respectiv oconduct de evacuare a lichidului. Hazul care intr n cilindru se dega9 n atmosfer.8nlimea la care este ridicat amestecul fa de nivelul apei n tub se noteaz cu I7,iar nlimea fa de nivelul de referin considerat " se noteaz ; am. 8n interiorultubului, lichidul se ridic pn la nivelul ; i creaz n dreptul nivelului de referin " o presiune relativ

; g p l r = ('.'.4)unde

l " densitatea lichidului fr a fi n amestec cu gazul (*gJm+) g " acceleraia gravitaional (mJs) ; " diferena de nivel dintre planul suprafeei lichidului n tub i nivelul dereferin, ales n dreptul intrrii n tub (m).!ac se consider viteza lichidului la ieirea din cilindru suficient de mic pentru a finegli9at, atunci presiunea n dreptul nivelului de referin, n interiorul cilindruluitrebuie s aib aceeai valoare, conform principiului hidrostaticii.

amamr ; p = ('.'.'C)unde

am " densitatea amestecului gaz"lichidam ; " diferena de nivel dintre axul conductei de ieire din cilindru i nivelul de

referin.?unoscnd nivelul lichidului n recipient ; , se poate calcula nivelul maxim la care poate fi aezat axul conductei de ieire din cilindru, adic nivelul la care poate firidicat lichidul, fa de nivelul lichidului din recipient.

'2


15/35

ompa cu gaz"lift poate fi inclus n categoria elevatoarelor pentru c are ca efectcreterea energiei de poziie a unui lichid.iii. 6erbec hidraulic.Eerbecul hidraulic are ca singure piese mobile dou supape, fr a dispune de organen micare pentru antrenarea fluidul vehiculat. 8n fig. '.'.' este prezentat schematicfuncionarea unui astfel de echipament. ;niial supapa de evacuare (6) este deschis isupapa de refulare (2) este nchis. @luidul ptrunde prin conducta de admisie)1*avnd energie cinetic i de presiune rezultat din forele de greutate, n cazul uneidiferene ntre nivelul amonte i nivelul intrrii n echipament, sau a forelor deinerie, n cazul deplasrii unor mase mari de lichid, ca n cadrul convertorului deenergie a valurilor alamis. %upapa de evacuare (6) se nchide sub aciunea fluidului, producnd n conducta de alimentare (3) creterea presiunii similar cazuluifenomenului delovitur de berbec. %ub aciunea acestei presiuni se deschide supapade refulare (2). @luidul este mpins pe conducta de refulare ( ) cu o presiunesuperioar celei de la intrarea n conducta de admisie. &ceast presiune se poatetraduce printr"un nivel de refulare aval superior nivelului iniial amonte de alimentare.K parte din fluid se acumuleaz n recipientul sub presiune (+) care are rolul de aatenua suprapresiunile extreme. ?nd presiunea pe conducta de alimentare ncepe sscad, valoarea sa a9unge inferioar presiunii momentane de pe conducta de refulare,fluidul nu se mai ridic i are tendina s revin i nchide supapa de refulare.

resiunea continu s scad pe conducta de alimentare nainte de supapa de refulare i pe conducta de admisie, producnd deschiderea supapei de evacuare.8n acest moment, pe conducta de admisie presiunea n seciunea de intrare estesuperioar presiunii din dreptul supapei de evacuare care este comparabil cu presiunea atmosferic. @luidul se deplaseaz din nou de la admisie ctre interiorulechipamentului i fenomenul se repet, trimind o nou cantitate de fluid pe conductade refulare

$ichid

Ga%

&am

&

' '

&am

me*tecga% lichid

$ichid

6

5

4

3

2

1ompa cu gaz"lift Fig. 1.1.11

'3Eerbec hidraulic

Fig. 1.1.1%

1 2 3 4 5 6


16/35

.

b. Maini magnetohidrodinamice$ainile magnetohidrodinamice ($7!) funcioneaz pe baza interaciunii cmpurilorde fore electric, magnetic i mecanic ntr"o mas de fluid special, cum ar fi plasma,metalele n stare lichid sau alte lichide care conin particule ncrcate electric nsoluie. 1xist variante de maini $7! pentru ambele sensuri de transfer a energieide la i ctre fluid generatoare M;< care produc energie electric pe seama unuiflux de plasm care strbate cu vitez un camp magnetic i pompe M;< careaccelereaz fluxul de plasm n cnpuri perpendiculare electric i magnetic.Observaie. ompa cu 9et i pompa electromagnetic sunt dispozitive acceleratoare defluid care, ns, nu au organe mobile, deci nu poate intra n categoria turbomainilor.

1.1.$. Denumiri uzuale i domenii de utilizare ale mainilor hidraulice

1.1.1.1. Denumiri ale unor tipuri particulare de maini hidrauliceentru diferitele tipuri de maini hidraulice se folosesc denumiri specifice, n funcie

de tipul fluidului transportat, tipul transformrilor energetice suferite de fluid n timpce strbate maina i sensul transferului energetic care se produce n interiorulmainii.8n tabelul nr. '.'.', sunt prezentate sintetic denumirile tipurilor uzuale de

maini hidraulice, rezultnd pe baza criteriilor enunate anterior.Observaii8n tabel, sunt luate n consideraie numai mainile cinetice i mainile hidrostatice,considerndu"se c elevatoarele i alte tipuri de maini sunt utilizate n cazuri rare.!intre mainile cinetice, sunt considerate doar turbomainile, conform aceluiaicriteriu de grad al utilizrii n practic.%e constat c, n cazul mainilor hidrostatice, destinate transferului cu preponderena energiei de presiune nspre sau de la fluid, nu pot fi negli9ate transformrileenergetice ale fluidului n main, deci nu se utilizeaz n practic maini hidrostatice pneumatice.

3abel 1.1.1

'6


17/35

%ens

Transferener&etic

Tip.main

Principiul defuncionare

Tip.main

Tipul fluidului' tipul mainii

(ichid

Mainihidraulice

)az *faratransf. termice+

Maini

Pneumatice

)az *cu transf.termice+

Maini termice

Main,- luid

Maini de Lucru

Pr. /arte0

Maini Cinetice

(Turbomaini)

Burbopompe 5entilatoare BurbocompresoareBurbosuflante

Pr.Dislocuirii

Maini hidrostatice(Maini volumice)

ompevolumice

?ompresoare isuflante volumice,

l.-Ma

Maini deFor

Pr. /arte0

Maini Cinetice

(Turbomaini)

Burbinehidraulice

Burbine eoliene Burbine cu abur saugaze

Pr.Dislocuirii

Maini hidrostatice

(Maini volumice)

$otoare icilindri

hidraulici

$otoare pneumaticeliniare sau rotative

1.1.1.2. "onstrucia unor tipuri uzuale de maini hidraulice

3urbina 6an7i.Burbina elton

Fig. 1.1.1(

1ste maina productoare de energie cu cea mai mare aplicativitate i cel mai largdomeniu de exploatare. !up cum se arat n fig. '.'.'+.a, turbina este

entru exemplificarea construciei tipurilor reprezentative de maini hidraulice, suntreprezentate o moar de ap, n fig. '.'.'+, o turbopomp, n fig. '.'.'2, i o pompcu piston, n fig. '.'.'3.

'=


18/35

1 1+ 1++ 1,+++ 1+,+++ 1++,+++ -(m 3.h)

1

2

3

45

!

6

9

&(m)

1+,+++

1,+++

1++

1+

1!omenii de utilizare a mainilor hidraulice de lucru

Fig. 1.1.1(

1.1.1.$. Domenii de utilizare a mainilor hidraulice8n general, mainile hidraulice au domenii specifice de aplicativitate eficient pentrucare sunt ndeplinite suficient de bine condiiile utilizatorului i restriciile din teren.%e observ c turbomainile au cel mai larg domeniu de aplicativitate fa de mainilevolumice i, mai mult, de regul, turbomainile sunt preferate mainilor volumice

acolo unde se poate face aceast alegere din cauza avanta9elor de care le prezint" refularea fluidului fr pulsaii notabile" realizarea transferului de energie se produce pe ntreaga suprafa de contact afluidului cu organul mobil i pe toat durata de timp n care fluidul menine acestcontact" posibilitatea antrenrii la turaii mai mari din cauza valorii i variaiei forelor deinerie caracteristice tipului de micare" realizarea unor randamente superioare datorit, n special, modului de etanare fade mediul exterior i ntre zonele cu presiuni diferite din interiorul mainii" flexibilitate mult mai bun n reglarea parametrilor .a.Botui, mainile volumice au o serie de caracteristici care le recomand pentru uneledomenii specifice de aplicativitate" putere instalat pe unitatea de greutate a mainii superioar turbomainilor" capacitatea de a realiza presiuni nalte" capacitatea de dozare mai exact a debitul ui refulat" reversibilitatea funcional a multor tipuri de maini volumice, far modificconstructive speciale.

entru exemplificare, sunt prezentate n planul parametrilor funcionali (debit"L,

respectiv sarcin"7), domeniile aproximative de utilizare ale mainilor hidrodinamice

'A


19/35

de lucru care transport lichide, n fig. '.'.'3[ ]4 , i ale celor mai rspndite mainihidrodinamice de for care transport lichide, n fig. '.'.'6 M2 N.8n fig. '.'.'3, se noteaz ' " pompa cu piston plon9or " pompa cu piston + " pompa periferial 2 " turbopompa radial monoeta9at 3 " turbopompa radial multieta9at6 " turbopompa radial n dublu flux = " turbopompa diagonal A " turbopompaaxial 4 " pompa volumic rotativ.8n fig. '.'.'6, se noteaz ' 0 turbina @rancis, cu ieire radial sau diagonal din rotor

0 turbina elton, cu cupe + 0 turbina Daplan, cu ieire axial din rotor.

1.2. Tipuri uzuale de instalaii hidraulice1.2.1. Definirea i clasificarea instalaiilor hidraulice

A. "omponentele instalaiilor hidrauliceInstalaiile hidraulice *I + sunt ansambluri de elemente destinate transportuluifluidelor n conformitate cu situaia din natura i condiiile stabilite de utilizator.!up cum se arat n fig. '. .', instalaiile hidraulice sunt compuse din dou sisteme principale de elemente sistemul de transport (%B), care asigur deplasarea fluiduluide surs (%@), pn la destinaia solicitat de utilizator (!@), i sursa de energie (%1),care furnizeaz sau preia energie de la fluidul vehiculat, n funcie de scopul

instalaiei. @iecare dintre sisteme este compus, la rndul su din

3

2

1

0,1 kW 1 kW 10 kW

100 kW

1000 kW

1 1+ 1++ 1+++- (m 3.*)

1+++

1++

&(m)

1+

1

!omenii de utilizare a mainilor hidraulice de for Fig. 1.1.1-

'4


20/35

" sistemul de transport 0 reeaua de transport (


21/35


22/35

ompele, mpreun cu sistemele de reglare i nchidere a instalaiei (3), suntadpostite ntr"o staie de pompare (6). &pa este pompat pn la o staie de epurare(=) unde este decantat, filtrat i tratare chimic i bacteriologic. 8n staia de epurarese gsesc mai multe pompe, rezervoare i alte elemente care proceseaz apa conformtehnologiei de epurare utilizat. 8n continuare, apa este trimis prin canale magistrale(A), pn la nite rezervoare (4) situate n apropierea localitii. !e aici, cu a9utorulunei staii de repompare ('C), apa este distribuit printr"o conduct principal (''), piese de ramificaie (' ) i conducte secundare ('2), prevzute uneori cu staii de punere sub presiune ('3) ctre consumatorii urbani ('+).

!e regul, localitile mari au reeaua de distribuie inelar sau mixt, iar alimentareasistemului se poate face din mai multe. %e observ c instalaiile au mai multe pompede diferite tipuri i dimensiuni.b. >nstalaii pentru irigaii i desecri.;nstalaiile transport ap cususpensii mici, puin abrazive i au o funcionare sezonier, adic funcioneaz n perioada de var[ ]'' . ;nstalaiile de acest tip pot avea funcionare reversibil, fiindutilizate att pentru irigare, ct i pentru desecare.c. >nstalaii de transport a apei calde.;nstalaiile cuprind circuitele de aptratat n centralele termoelectrice i nucleare, care vehiculeaz ap la temperaturi i presiuni nalte[ ]6 . !e asemenea, cuprind reelele de ap tratat sau normal dincentrale i sisteme de termoficare, care transport ap la temperaturi i presiuni maisczute dect instalaiile din prima categorie. ?u excepia sistemelor de nclzit alocuinelor, celelalte sisteme funcioneaz permanent.d. >nstalaii de canali!are urban, hidrotransport i epuisment.;nstalaiiletransport ap impur (uzat), coninnd suspensii solide de cele mai diverse forme,dimensiuni i concentraii, mai mult sau mai puin abrazive, dar necorozive, latemperatura mediului ambiant[ ]2 . @uncionarea este permanent, dar restriciile defiabilitate sunt mai puin severe i se programeaz scurte perioade de revizii ireparaii. %istemele de canalizare cuprind sisteme sub presiune i cu suprafaa libern care apa se deplaseaz gravitaional sau pompat cu pompe speciale. ;nstalaiile dehidrotransport sunt sisteme de conducte sub presiune care transport voit suspensii deun tip anume (nisip, mortar, pietri, minereuri de diferite categorii i grade de prelucrare .a.). %e ntlnesc n industria materialelor de construcie, n procesulconstruirii cldirilor, n sisteme de hidrotransport din industria extraciei i prelucrrii

&limentri cu ap urbane Fig. 1.%.%

1 2 3 4 5 6 ! 9 1+ 11 12 13 14 15


23/35

minereurilor. ;nstalaiile de epuisment scot apa din incinte sau canale, deci suntalctuite doar dintr"o pomp i o conduct simpla de extracie sau de refulare.e. >nstalaii pentru ape termale i minerale. #n tip de utilizare ainstalaiilor hidropneumatice n plin ascensiune o constitue extracia i exploatareaindustrial a apelor termale i minerale. &cestea provin din izvoare de suprafa(unele chiar arteziene) sau din puuri de adncime. ;nstalaiile destinate acestor apespeciale au funcionare permanent, trebuie s reziste la aciunea apei transportate itebuie s respecte condiii severe de calitate pentru c apele sunt destinate uzuluiuman. f. >nstalaii petroliere. ;nstalaiile transport iei brut sau derivate petroliere la temperatura mediului sau prin conducte nclzite, dac este cazul. &ufuncionare permanent. &ceast categoriu cuprinde diverse tipuri de instalaiiinstalaii de extracie a petrolului, sisteme de transport a petrolului pn la incintele dedepozitare, apoi sisteme de conducte lungi de la zona de exploatare, pn la rafinriisau la locul de ncrcare, staii de pompare portuare pentru ncrcarea i descrcarea petrolului, circuitele din rafinrii, sistemele de transport a derivatelor petroliere de larafinrie pn la utilizatori. g. >nstalaii pentru fluide v scoase i fibroase.8n general, acest tip deinstalaii este ntlnit n atelierele de prelucrare a materiilor prime industriaalimentar (fabrici de zahr sau conserve), industria prelucrrii lemnului (fabrici deceluloz i hrtie), industria chimic (fabrici de produse cloro"sodice) s.a. @iindinstalaii industriale, funcionarea lor este, de regul, permanent. @luideletransportate pot fi corozive sau abrazive. %e menioneaz c, datorit caracteristicilorfluidului sau suspensiilor transportate, construcia echipamentelor instalaiilor ineseama n primul riile de exploatare, naintea criteriilor economice, deci randamentesunt sczute.h. >nstalaii chimice.;nstalaiile sunt reprezentate de circuitele de pomparea substanelor chimice se ntlnesc n cele mai diverse sisteme industriale, de lalaboratoare i ateliere de tbcrie, pn la mari combinate chimice. !e regul, acestecircuite au funcionare permanent. %ubstanele transportate pot fi calde sau reci, cusau fr suspensii, de multe ori sunt substane toxice, corozive sau care prezint alte pericole.i. >nstalaii de ungere i rcire.;nstalaiile de ungere i rcire se ntlnescn cele mai diverse locuri, de la automobile i maini unelte, transformatoare electrice, pn la reactoarele nucleare. >ichidele utilizate pot fi uleiuri, lichide speciale sau ap,la temperaturi diverse. %e menionaz c lichidul transportat poate fi curat (ex.circuitele de ungere i rcire a transformatoarelor electrice sau n cadrul

automobilelor) sau cu suspensii solide de diferite tipuri (ex. circuitele de rcire asculelor mainilor unelte) sau pot fi amestecuri lichid"gaz (ex. emulsii folosite ncircuitele de rcire a sculelor mainilor unelte). @uncionarea acestor instalaii estecorelat cu funcionarea agregatelor pe care le servesc.K categorie aparte o constitue instalaiile frigorifice, n cadrul crora un fluid special,numit agent termic, se deplaseaz n circuit nchis, absorbind cldura dintr"o incint

+

nchis sau deschis i evacund aceastcldur n alt parte. 8n fig. '. .+ este prezentat un circuit monoeta9at tipic,alctuit dintr"un vaporizator caretransform lichidul frigorific n vaporircind aerul ncon9urtor un compresor(') care absoarbe vaporii de agent termic( ) din vaporizator i i trimite ntr"uncondensator (=), n care vaporii devinlichid eliminnd cldura suplimentarn exterior un a9uta9 (6), n carelichidul evacuate de condensator (A) setransform n amestec vapori"lichid (2),absorbit apoi de vaporizator. &erulrcit este circulat de un ventilator (3).


24/35

2. >nstalaii de acionare.&cest tip de instalaii are o aplicativitate tot maidiversificat n toate domeniile de activitate. 8n prezent, odat cu perfecionareatehnologiilor i miniaturizarea dispozitivelor electronice, sunt n plin dezvoltaresistemele de acionare elecro"hidraulic, comandate de calculatoare (ex. sistemele deautomatizare din dotarea automobilelor). ;nstalaii de acionare pot avea funcionare permanent, periodic sau ocazional, n funcie de tipul utilizrii, i trebuie s fiedeosebit de fiabile pentru c, n multe situaii, sunt importante pentru siguranaoamenilor. @olosesc numai lichide curate, uneori cu proprieti speciale.7. >nstalaii speciale.8n acest categorie sunt incluse celelalte tipuri deinstalaii mai puin rspundite i avnd construcii i condiii de funcionare deosebiteinstalaii cu funcionare reversibil n cadrul centralelor hidroelectrice de acumulare prin pompa9, unele instalaii n centralele nucleare, instalaii pentru transport metaletopite, instalaii pentru realizarea presiunilor foarte nalte .a.

1.2.2.2. Instalaii produc,toare de ener&ie pe seama ener&iei lichidelor&ceast categorie de instalaii cuprinde amena9rile hidroenergetice de diverse tipurii puteri care folosesc energia hidraulic a apelor din natur pentru producereaenergiei electrice. 1xist situaii n care energia apei este destinat producerii iutilizrii directe a energiei mecanice. &cestea se regsesc n cazul unor folosinedomestice rurale (mori de ap, prese de ulei, sisteme de irigaii izolate i mici .a.),

foarte puin rspndite n prezent i care nu fac obiectul prezentei lucrri.1nergiei hidraulice a apei din natur este considerat regenerabil i nepoluant ceeace i confer prioritate fa de alte surse clasice de energie, cum ar fi combustibiliifosili i nucleari. 8n ultimii ani se studiaz impactul exploatrii energetice a surselorde ap, n lumina preocuprii pentru meninerii i reabilitrii calitii surselor de apla nivel global i a impactului regional ecologic i social al amena9rilorhidroenergetice. 8ntre avanta9ele evidente ale construirii amena9rilor hidroenergeticese numr costul redus al energiei obinute n comparaie cu costul exploatrii altorsurse de energie (arderea combustibililor fosili) i posibilitatea obinerii i altor efecte pozitive ale construciilor hidrotehnice realizate (reducerea efectelor inundaiilor,alimentarea cu ap potabil de bun calitate a localitilor, irigarea solurilor, agrement

etc.). 8n plus, impactul arderii combustibililor fosili asupra mediului este incomparabilmai nociv dact exploatarea energiei apelor. ?el mai periculos efect este emisia de

5 6 !

1

2

3

4

;nstalaie frigorific

Fig. 1.%.&

2


25/35

gaze cu efect de ser care face obiectul uneia dintre cele mai active convenii globale,?onvenia aiunilor #nite pentru %chimbri ?limatice.%copul construirii amena9rilor hidroenergetice este crearea celor mai bune condiii pentru exploatarea resurselor de energie ale maselor de ap. &ceste resurse sunt " diferena de energie de poziie dintre dou locaii pe care le poate ocupa o cantitatede ap n lungul unui ru sau ntre dou ruri sau lacuri diferite" diferena de energie de poziie produs prin variaia nivelului oceanului n timpulmareelor" energia maselor de ap n micare sub form de valuri sau cureni marini " diferena de energie intern ntre mase de ap situate n diferite poziii unele fa dealtele (exemple energia termal a surselor de ap terestre sau diferena de temperaturdintre mase de ap ale oceanelor).

rin convenie, energia cursurilor de ap de potenial mic i foarte mic, alturi deenergia mareelor i valurilor (ca i energia eolian, solar i geotermal i cea a unormase de ap din oceane), intr n categoria energiilor neconvenionale i exploatarealor este puternic ncura9at prin programe la nivel internaional i naional.

rincipalele ci pentru realizarea scopului amena9rilor hidroenergetice sunt =oncentrarea energie disponibile

?oncentrarea energiei disponibile a apei pe domeniul luat n consideraie pentruexpoatare conduce la minimizarea investiiilor n construciile amena9rilor. &ceastenergie este exprimat prin relaia

! g m g p

g m g v

g m ! g p

g v

g me g m $ ++=

++==

,,

,,

('. .')

sau po! pcin $ $ $ $ ++= ('. .'-)

undem " masa apei utilizat g " acceleraia gravitaional n locul de pe mnt unde se construiete amena9area

a " densitatea apeie , v , p , ! " diferenele ntre energiile medii unitare, vitezele medii,

presiunile medii i nivelele medii ale apei la extremele amena9rii po! pcin $ $ $ $ ,,, " diferenele ntre energia medie unit total, cinetic, de

presiune i de poziie a apei la extremele amena9rii.1xpresia evideniaz formele de energie utilizabile ale apei. !e regul, la suprafaaapei acioneaz presiunea atmosferic, deci n cadrul amena9rilor se expoateazenergia cinetic sau energia de poziie.

e baza expresiei ('. .'), se determin expresia general a puterii disponibile

++=

=

!

g p

g v

g mt

$ 5

,

,

('. . )

undet " variaia timpului

m " debitul masic disponibil.?oncentrarea energiei disponibile se realizeaz prin soluii specifice diferitelor tipuride amena9ri.

?educerea consumurilor energetice n timpul deplasrii pe domeniulamena2at

3


26/35

1nergia disponibil a apei se consum inutil pentru compensarea pierderilorhidraulice, erodarea pereilor solizi care delimiteaz fluidul (exemple alibii alerurilor sau malurile oceanelor i mrilor) i, eventual, pentru creterea energieicinetice a fluidului.


27/35

8mena2ri de derivaie (fig.'. .2.b), la care centrala este amplasat n captul aval alunei derivaii i folosete cderea de nivel obinut prin diferena dintre pantaderivaiei i panta albiei naturale a rului. 8mena2ri mixte(fig.'. .2.c), care folosesc pentru concentrarea cderii att bara9ul,ct i derivaia. 8n funcie de poziia centralei fa de nivelul apei n seciunea de ieiredin amena9are, se disting dou situaii atunci cnd cderea realizat de derivaie esteobinut numai n amonte de central, care este construit la zi (aerian) i cndcderea este realizat att amonte, ct i aval de central i aceasta este subteran.

uterea disponibil ( )h 5 luat n considerare la realizarea unei amena9rihidroenergetice poate fi calculat pe baza expresiei ('. . ).

bd ah ; 9 g 5 = ('. .+)unde

a " densitatea apei g " acceleraia gravitational n locul de pe mnt unde se construieteamena9area

d 9 " debitul volumic disponibil n timpul exploatrii

=

m

9 d

b ; " cderea brut a amena9rii, adic diferena ntre nivelul energetic al apei nseciunea superioar i n seciunea inferioar .%e presupune c vitezele la extremele amena9rii sunt negli9abile, deci se exploateazdoar energia de poziie, iar cderea brut devine ! ; b = .?onform ('.'.+) concentrarea energiei disponibile presupune maximizarea debitului icderii brute.

b. 8mena2ri hidroelectrice pentru utili!area energiei mrilor i oceannelor %e estimeaz c, dac mai puin de C,'O din energia disponibil a oceanelor ar fitransformat n energie electric ar fi satisfcut mai mult de cinci ori necesarul actual

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6

&mena9ri hidroenergetice

Fig. 1.%.'

a b

c

=


28/35

al mntului. Botui acest imens potenial este considerat neeconomic amena9abil ncea mai mare parte.i. 8mena2ri pentru utili!area energiei valurilor 5alurile sunt rezultatul aciunii vntului asupra suprafeei mrilor i oceanelor. #ncorp plutitor urmeaz sub aciunea ondulaiilor supeafeei apei o traiectorie eliptic,dup cum se arat n fig. '. .3, unde se noteaz ' 0 traiectorie 0 plutitor + 0ondularea suprafeie (val).

1nergia disponibil a valurilor poatea9unge pn la =C $PJ*m de front de.

n n prezent au fost realizate numaiamena9ri la scar redus, cu caracterexperimental din cauza neeficieneieconomice. &mena9rile care preiauenergia valurilor pot fi sisteme plutitoare ancorate, contur articulat de plutitori i coloan oscilant. &cesteamena9ri pot fi amplasate n ap,lng mal i la distan de trm iutilizeaz energia disponibil pesuprafee restrnse (locale), n lunguldireciei de propagare a valurilor sau perpendicular pe aceast direcie.!ispozitivele care preiau energiavalurilor i o transform n energieutil sunt cilindri hidraulici, pompe cutub elastic, turbine hidraulice, turbinecu aer, generatoare electrice liniare. 8nfig. '. .6 este prezentat o amena9aretip coloan oscilant dotat cu oturbin cu aer, unde se noteaz ' 0 turbin 0 dispozitiv de concentrare a puterii + 0 aer sub presiune 2 0 ap.

K tehnologie nou i n plin dezvoltare este convertorul de energie a valuriloralamis ( alamis Pave 1nergQ ?onvertor). #n astfel de dispozitiv este prezentat n

fig. '. .=. !ispozitiv compus dintr"o serie de plutitori semi"imersai ( ), construii dincilindri hidraulici plini cu ulei, aezai n lungul direciei de deplasare a valurilor iarticulai unul de altul printr"un sistem special (+). 8n timpul deplasrii, valurile induco micare relativ a plutitorilor unul fa de altul care produce un efect deberbechidraulic de nalt presiune de ulei din cilindri. 8n continuare, presiunea este transmisunor motoare hidraulice prin nite acumulatoare hidraulice care apalizeaz vrfurilede presiune. >a rndul lor motoarele hidraulice acioneaz generatoare electrice.8ntregul dispozitiv este ancorat pe fundul apei prin cabluri ('). Behnologia

1 2 3

!eplasarea valului Fig. 1.%.(

1234

&mena9are tip coloan oscilant Fig. 1.%.-

A


29/35


30/35

cazul amena9rilor din apropierea coastelor, impactul poate fi considerat pozitivdatorit reducerii efectului de eroziune a micrii apei. 8n general, efectul ecologiceste predictibil i, pentru a se estima beneficiile ecologice este comparat cu impactul producerii energiei pe seama combustibililor fosili sau n reactoarelor nucleare.

ii. 8mena2ri pentru utili!area energiei mareelor Formele de energie a mareelor care se utilizeaz pentru producerea energiei electricesunt energia cinetic a curenilor apei la flux, respectiv reflux energia potenialrezultat din diferena dintre nivelul cel mai nalt i cel mai sczut al apei mrii.K metod este construirea de bara9e pe malul mrii pentru formarea unor bazine saulagune. !iferena de nivel apare atunci cnd nivelul apei n afara bazinelor semodific fa de nivel apei din interiorul acestora. ?derea astfel obinut este folosit pentru acionarea unor turbine hisraulice. ?ea mai mare instalaie de acest tip a fostconstruit n @rana, pe rul


31/35

" oluarea. rin reducerea schimbului de mas ntre ru i ocean se reduce capacitateade dispersia a poluanilor transportai de ru, cu urmri importante. 8ntre acestea,creterea concentraiei substanelor biodegradabile conduce la nmulirea bacteriilor,cu urmri asupra sntii oamenilor i animalelor." 5iaa petilor. ?onstruirea bara9elor, cu efectele de9a enumerate, conduce lamodificri importante asupra habitaclului petilor. Eara9ele sunt prevzute cu Sscride petiG , lifturi speciale sau alte amena9ri deosebit de costisitoare.

1.2.2.$. Instalaii consumatoare de ener&ie destinate transportului &azelor*Instalaii de 3entilaie i comprimare+.

;nstalaiile de ventilaie i comprimare au o gam tot mai larg de aplicativitate att ndomeniul construciilor rezideniale i comerciale, ct i n domeniul serviciilor i produciei industriale. ?ele mai vizibile i mai des ntlnite tipuri de astfel de instalaiisunt cele destinate climatizrii siturilor rezideniale i epurrii aerului din incintele ncare se emit noxe, pentru care se prezint o schem i elementele componente uzuale.

i. >nstalaii de climati!are.;nstalaiile de climatizare sunt sisteme de meninere a parametrilor atmosferei n incinte nchise (sli, birouri, magazine, laboratoare s.a.),dotate cu ventilatoare, aparatura de nclzire i rcire a aerului, filtre de diverse tipurietc. %istemele de climatizare au un domeniu de aplicativitate stabil i bine cunoscut,dar numrul este tot mai mare din cauza cerinelor de confort n cretere att n incinte(locuine, birouri), ct i n alte locuiri (ex. automobile). %e constat c instalaiilesunt tot mai sofisticate, avnd un grad mare de recuperare a cldurii (sisteme curecirculare sau cu schimbtoare de cldur) i o cretere a automatizrii.

ii. >nstalaii de purificare a aerului.&cest tip de instalaii are multe caracteristicicomune cu instalaiile de climatizare, dar aerul transportat are alte caracteristici i, deregul, nu se cere i schimbarea temperaturii. ;nstalaiile sunt destinate incintelor ncare se dega9 substane chimice nocive sau suspensii solide (ateliere chimice,tratamente termice, acoperiri metalice, tbcrii, turntorii, curtorii mecanice sauchimice), dotate cu ventilatoare, precum filtre mecanice i chimice. 8n fig. '. .A este prezentat schematic o instalaie de ventilare a unui atelier de prelucrare a pielii M 'N,unde se observ dou circuite distincte de vehiculare a aeruluicircuitul de alimentarecu aer climati!at , compus dintr"un ventilator (A) care aspir aerul din atmosfer printr"o priz cu seciune ptrat sau dreptunghiular (4) i un filtru mecanic realizatdin site metalice sau pnz ('C), o baterie electric de nclzire (=) i o reearamificat de distribuie amplasat n partea superioar a incintelor, avnd o conduct principal (6), ramificaii (2) i mai multe guri de refulare (')circuitul de evacuare anoxelor , compus tot dintr"o reea ramificat dispus la partea inferioar a incinteloravnd guri de aspiraie (+), conducte colectoare (3), ventilator ('') i o conduct dendeprtare a noxelor (' ), prevzut la partea final cu sisteme de epurare ('+) i protecie ('2).

iii.


32/35

in seama de compresibilitatea gazelor i de efectele variaiilor de temperatur ce pots apar n timpul funcionrii.

v. >nstalaii de purificare a aerului n galerii miniere.Haleriile au lungimi marii sunt situate la mare adncime, necesitnd sisteme lungi de conducte i compresoare puternice. ;nstalaiile au caracteristici asemntoare instalaiilor uzuale destinate purificrii aerului, dar sunt echipate, de regul, cu suflante sau cpompresoare de vid(ex. compresoare cu inel de lichid) i conductele sunt calculate innd seama dedimensiunile instalaiilor. 8ntotdeauna aceste instalaii sunt prevzute cu filtre dediferite tipuri.

vi. >nstalaii de vidare sau punere sub presiune a incintelor nchise.;nstalaiiledestinate schimbrii parametrilor gazelor sunt destinate industriei chimice,laboratoarelor de cercetare i ncercri speciale (standuri de ncercri n vid, camerevidate pentru experiene chimice). !e regul, sunt instalaii de mici i mediidimensiuni, dar pot fi i mari, destinate combinatelor chimice.vii. >nstalaii de alimentare cu ga!e sub presiune.&ceste instalaii suntreprezentate de sistemele de supraalimentare a motoarelor termice i sisteme dealimentare cu aer sau oxigen sub presiune n instalaii tehnologice (metalurgie,tratamente termice, acoperiri metalice). !iferena cea mai important fa deinstalaiile de vidare i presurizare a incintelor const n circulaia unui debit mare degaz i nu doar n crearea diferenei de presiune.

1.2.2.4. Instalaii producatoare de ener&ie care 3ehiculeaz, &aze i 3apori.rincipalele sisteme productoare de energie pe seama gazelor i vaporilor sunt

centralele termoelectrice i nuclearoelectrice, care asigur peste ACO din energiaelectric pe plan mondial. &ceste centrale sunt compuse din mii de circuite i instalaiide vehiculare a gazelor i lichidelor care asigur funcionarea ansamblului centralei,dar transformarea energiei termice a fluidului de lucru, numit agent termic, n energiemecanic i apoi n energie electric se realizeaz ntr"o singur instalaie.

i. >nstalaii pentru producerea energiei electrice folosind abur sau ga!e.8naceast categorie sunt incluse instalaiile primare din termocentrale. 8n fig. '. .4. este prezentat schema unei centrale termice n care se arde crbune. 1nergia termicobinut este cedat agentului termic, apa, n cazane. &pa strbate apoi turbinele ncare energia termic este transformat n energie mecanic. 1nergia mecanic este

1 2 3 4 5 6 ! 9

;nstalaie de purificare a aaerului Fig. 1.%.

1413

12

11

1+

+


33/35

cedat unui generalor care o transform n energie electric. rile componente alecentralei termice sunt notate n figur dup cum urmeaz '0 turn de rcire " pomp pentru apa de rcire +" transformator electric 2" linie de nalt tensiune 3" generator6" turbin de 9oas presiune =" turbin de medie presiune A" turbin de nalt presiune 4" regulator de abur 'C" transportor de crbune ''" virola cazanului ' "supranclzitor '+" condensator '2" pomp de alimentare a cazanului '3"dezaerator '6" prenclzitor '=" ncrctor de crbune 'A" moar i pulverizatcombustibil '4" colector de cenu C" ventilator de tira9 forat '" prenclzitor deaer " precipitator +" ventilator de tira9 2" co de fum 3" renclzitor 6" prizde aer =" economizor.

ii. >nstalaii de producere a energiei electrice folosind fora v ntului.&castcategorie cuprinde sistemele dotate cu turbine eoliene, avnd diverse aplicaii,inclusiv producerea de energie electric. &cest mod de producere a energiei electriceeste dependent de existena unor condiii climatice favorabile. erfecionareaagregatelor, creterea constant a preurilor i nesigurana alimentrii, precum ilegislaia n domeniul proteciei mediului, tot mai restrictiv, au aducs instalaiileeoliene pn la acceptabilitatea economic. 1xist nc i instalaii de utilizare aenergiei eoliene pentru producerea de energie mecanic aplicat direct, fr a fitransformat n energie electric, dar sunt deosebit de rar ntrebuinate.

1.2.2. . Instalaii re3ersi5ile;nstalaiile reversibile sunt tot mai des aplicate n practic att pentru c ndeplinescunele aciuni specifice, dar i pentru c nlocuiesc cu succes alte tipuri de instalaii lacosturi inferioare i avnd gabarite mai mici.

i. 8mena2rile hidroenergetice cu acumulare prin pompa2.;nstalaiilereversibile cele mai importante sunt amena9rile hidroenergetice cu acumulare prin pompa9 (reversibile) care transform energia hidraulic a unei mase de ap situat n bieful amonte al amena9rii n energie mecanic i apoi n energie electric, nanumite perioade de timp i, n alte perioade, transform energia electric n energiemecanic i apoi hidraulic transportnd o masa de ap napoi din bieful aval n biefulamonte. &ceste amena9ri pot folosi agregate clasice separate (Fturbin"generatorelectricG, respectiv Fpomp"motor electricG) sau agregate care ndeplinesc ambele fazeale transformrii.

ii. 8cionri hidraulice. 1xist acionri hidraulice reversibile utilizate naplicaii inginereti diverse. &cestea utilizeaz aproape n exclusivitate mainihidrostatice care se bucur de avanta9ul reversibilitii funcionale fr a sacrifica performanele hidrodinamice.

++


34/35

1

2

3

4

5 6 !

9 1+ 11 12 25 26 2

13 14 15 16 1 1! 19 2+ 21 22 23 24%chema unei centrale termoelectrice

Fig. 1.%.+


35/35

INTRODUCERE - MASINI HIDRAULICE

Documents

Transcript of INTRODUCERE - MASINI HIDRAULICE