Pompa

Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Pompa (dezambiguizare) .

Simbologie utilizată în P&ID pentru a indica o pompă.

O pompă este o mașină hidraulică care folosește piese mecanice în mișcare rectilinie rotativă sau alternativă pentru a ridica sau, în orice caz, a muta și, eventual, a colecta materialul fluid .

O pompă funcționează într-un mediu închis, între o conductă de aspirație și o conductă de alimentare. În pompele dinamice ( turbomachine care funcționează ) debitul este continuu ( staționar ), în timp ce în pompele volumetrice este discontinuu ( instabil ).

Dispozitivul utilizat pentru deplasarea lichidelor este în mod normal conceput ca o pompă, în timp ce dispozitivul destinat deplasării fluidelor gazoase este de obicei desemnat ca compresor .

Istorie

Mecanic care lucrează la o pompă de abur, fotografie de Lewis Hine (1920)

Prima descriere a unei pompe se datorează lui Arhimede în secolul al III-lea î.Hr. A fost un transportor cu șurub cunoscut sub numele de șurub al lui Arhimede . Acest tip de pompă, substanțial volumetrică (vezi mai jos), deplasează cantități constante de lichid la fiecare rotație. Pentru a limita scurgerile dintre șurub și stator, este utilizat pentru capete mici și debituri ridicate. Acum este folosit ca pompă de deshidratare și ca mijloc de ridicare în instalațiile de purificare a apei.

Noria , care datează din Evul Mediu , permite depășirea capetelor superioare, limitată doar de complexitatea tehnică a construcției pompei. Este folosit și astăzi, în special în agricultură, pentru debite medii și prevalențe scăzute.

Prima pompă de vid a fost construită de Otto von Guericke în 1650 , care a folosit-o și pentru realizarea, în 1654 , a celebrului experiment cu „ emisferele Magdeburg ” ^[1] .

Progresul tehnic care a permis realizarea sistemelor de bielă / manivelă și piston / cilindru în jurul secolului al XVII-lea , a permis crearea pompelor cu piston (a se vedea mai jos) care, având limite mult mai mari ale debitului și ale capului, au permis pomparea (substanțial) continuă cantități mari de fluid la înălțimi sau distanțe mari: caz tipic, pomparea apei din minele adânci. Apariția aburului a perfecționat acest tip de pompe și a făcut posibilă atingerea unor puteri mult mai mari (și, prin urmare, a debitelor și a capetelor).

În secolul al XIX-lea , mai întâi pentru îmbunătățirea motoarelor cu abur , apoi pentru răspândirea turbinelor și a motoarelor electrice , au fost dezvoltate pompe dinamice (în special pompe centrifuge).

La Muzeul de Fizică al Universității Sapienza din Roma există mai multe pompe de la cabinetul de fizică al Sapienza și de la Universitatea Regală din Via Panisperna, printre care

• Pompa monocilindrică Golaz : aceasta este o pompă volumetrică construită în a doua jumătate a secolului al XIX-lea datorită necesității de a funcționa la presiuni din ce în ce mai mari pentru a examina comportamentul gazelor , în special pentru a determina condițiile în care se schimbă de stat are loc. Pompa Golaz este ușor de manevrat datorită prezenței volantului care distribuie constant efortul utilizatorului. A fost conceput pentru a funcționa cu echipamentele construite pentru V. Regnault , profesor la Ecole Polytechnique din Paris. Pentru a limita scurgerile care apar în supape atunci când acestea sunt realizate în întregime din metal, un disc din piele este așezat solid cu discurile supapelor, sculptate de două fante în formă de semilună, care acționează ca o garnitură pentru pistonul metalic al supapei. Cu această pompă utilizată ca presă a fost posibil să se obțină până la 20 de atmosfere ; ar putea fi folosit și ca aspirator grație dispunerii supapelor ^[2] .
• pompă de presiune cu doi cilindri de sticlă: Ctesibio a fost creditat cu invenția pompei de compresie, echipată cu un piston care se deplasează în interiorul unui cilindru, echipat cu supape și numit seringă. Mai târziu, a fost creată o mașină de comprimare a aerului, caracterizată printr-un clopot de sticlă închis între două plăci, ținut de coloane cu piulițe sau piulițe de aripi, și închis într-o plasă pentru a proteja operatorul de așchii cauzate de o posibilă explozie, ulterior înlocuită cu un cilindru gros de sticlă pentru a reduce probabilitatea de explozie. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea au fost construite unele tipuri de pompe rarefiante care ar putea fi folosite și pentru comprimare, dar cu rezultate modeste; în schimb, primele mașini au fost proiectate special pentru experimente privind compresibilitatea gazelor și pentru lichefierea acestora. ^[3]
• clopot pneumatic cu manometru: în a doua jumătate a secolului al XVIII- lea se obișnuia să se conecteze la calea de aspirație a pompei pneumatice un manometru proiectat de Smeaton în aproximativ 1751 , constând dintr-o eprubetă care conține un barometru sifon trunchiat în care mercurul umple o parte dintre ramurile unui tub îndoit în U, dintre care unul este închis. Spre partea superioară a ramurii închise, se creează o constricție în tub pentru a preveni mercurul, revenind prea repede la întoarcerea aerului din tub, de la ruperea acestuia. Sifonul este fixat pe o tabletă gradată a cărei scară are zero la mijloc: o presiune egală cu zero ar fi măsurată atunci când înălțimile celor două ramuri de mercur coincid între ele și cu zeroul scării. Ceea ce face util acest indicator este dimensiunea sa mică, în timp ce nu este capabil să ofere indicații până când presiunea (măsurată în mmHg ) devine mai mică decât distanța (în mm) dintre partea superioară și cea inferioară a ramurii închise. Un barometru Torricelli ar fi necesar pentru a măsura constant presiunea. ^[4]
• Pompa cu piston cu ulei cu două cilindri Geryk:
  

  Zambelli și Omodei, Torino 1902, 57x32x73 cm
  conceput de Geryk în 1892 , a fost utilizat pe scară largă în primul sfert al secolului al XX-lea , de asemenea, ca pompă pregătitoare pentru mașinile ulterioare cu vid ridicat. Pentru a evita atât spațiul dăunător, adică spațiul care rămâne între cilindru, supape și piston când acesta este la sfârșitul cursei, cât și interstițiile, printre diferitele metode utilizate, a fost utilizată înlocuirea parțială a capului pistonului materie solidă cu o substanță lichidă, de obicei un ulei pentru a preveni difuzia vaporilor la presiune scăzută. Cu o pompă Geryk bună a fost posibil să se obțină presiuni de ordinul a 10 ⁻² mmHg , dar prin cuplarea a două dintre ele, astfel încât fiecare să fie conectată la cealaltă (obținând o mașină cu efect dublu ) și folosind uleiuri cu vapori saturați mai mici presiune , este posibil să fi reușit să obțină presiuni de ordinul a 10 ⁻⁴ mmHg .

Caracteristici principale

Stație de pompare într-o stație de tratare a apei.

După cum sa menționat, pompele se caracterizează prin:

• debitul Q - adică volumul de fluid deplasat în unitatea de timp, exprimat în mod normal în m ³ / s, dar mai frecvent în m ³ / h (metri cubi pe oră) sau l / min (litri pe minut) sau l / s (litri pe secundă) în funcție de dimensiunea pompei;
• viteza de pompare (adică volumul de substanță deplasat în funcție de timp);
• capul H - aceasta este diferența maximă de înălțime, exprimată în mod normal în metri.

Capul pompei H este suma mai multor variabile H = H _g + Y + Σi:

• înălțimea de aspirație geodezică H _a , care reprezintă diferența de nivel între axa pompei și suprafața lichidului care urmează să fie ridicat;
• înălțimea de livrare geodezică H _m , adică diferența dintre nivelurile suprafeței bazinului în care este pompat lichidul și a axei pompei.
• cap geodezic (H _g = H _m + H _a ) care este diferența firelor libere ale lichidului din rezervorul de livrare și din rezervorul de aspirație;
• pierderile de cap distribuite Y și care sunt pierderile de energie cauzate de frecarea lichidului de-a lungul pereților conductelor ( frecare vâscoasă ) și pierderile de cap localizate Σi datorită prezenței îngustărilor, curbelor etc.

Unele caracteristici ale dinamicii fizice și fluidelor influențează alegerea pompelor, cum ar fi vâscozitatea , densitatea și temperatura .

Pompele diferă nu numai în funcție de cap, debitul și caracteristicile lichidului de pompat, ci și de forța motrice aplicată (de exemplu, pompe electrice, pompe pentru motoare pe benzină).

NPSH

Un parametru specific al pompelor este NPSH (diferența dintre presiunea într-un punct al unui circuit hidraulic generic și presiunea de vapori a lichidului în același punct).

Luați în considerare că aspirația unei pompe are loc prin diferența de presiune, prin urmare, în condiții normale de funcționare, dacă o pompă trebuie să aspire de pe o suprafață liberă mai mică decât pompa însăși (instalare deasupra capului sau a aspirației), aceasta trebuie să creeze o depresiune la aspirația gurii astfel încât să ridice fluidul la o înălțime egală cu diferența de nivel.

În condiții normale, presiunea atmosferică standard este egală cu presiunea de 10,332 metri de apă, prin urmare, cel mult, ideal, prin crearea unui vid cu pompa la gura de aspirație, apa va putea crește, de la suprafața liberă împinsă de presiunea atmosferică de-a lungul conductei de aspirație, până la o înălțime de 10,332 metri. În practică, având în vedere căderile de presiune din conducte, înălțimea maximă de ridicare a fluidului va fi mai mică.

Deci diferența maximă de înălțime, față de suprafața liberă, de la care este teoretic posibilă pomparea apei, este egală cu 10,332 metri.

Dacă lichidul care trebuie pompat este mercur (care are o densitate de 13579 kg / m ³ ), diferența teoretică maximă de înălțime ar fi de 0,76 metri.

În realitate, fluidul va avea o presiune de vapori peste 0, deci dacă pompezi apă și o ridici de la 10,332 metri, ar fierbe în conducta de aspirație.

Prin urmare, există limitări ale condițiilor de aspirație ale pompelor, indiferent de tehnologia de construcție adoptată.

Clasificare

Pompele sunt împărțite în:

• Volumetric - pomparea lichidului are loc prin deplasarea sau variația volumului.
• Dinamica fluidelor sau hidraulică - pomparea fluidului are loc prin intermediul dinamismului indus în fluidul însuși.

Pompe volumetrice

Același subiect în detaliu: pompa volumetrică .

Pompele volumetrice exploatează variația volumului sau deplasarea unei camere pentru a provoca o aspirație sau o împingere a fluidului. Caracteristica fundamentală este că debitul livrat este constant pentru fiecare ciclu de funcționare și nu depinde de cap, ci doar de numărul de cicluri efectuate în unitatea de timp.

Ei pot fi:

• alternative
• rotativ

Principalele tipuri de pompe cu piston sunt:

• piston sau piston, în care schimbarea de volum se obține cu alunecarea alternativă a unui piston într-un cilindru (este cazul pompelor pentru biciclete ).
• diafragmă sau diafragmă , o variație pe același principiu ca și pompa cu piston,
• pompe volumetrice manuale;

Principalele tipuri de pompe rotative sunt:

• șurubul Arhimede ;
• angrenaj , unde se exploatează variația volumului cauzată de împletirea dinților a două trepte de viteză;
• cu cameră variabilă , cu lobi sau lame și cu șurub excentric ,
• peristaltic , bazat pe alunecarea unei constricții pe un tub.

Pompele fluid-dinamice

Același subiect în detaliu: pompa de fluid .

Mișcarea fluidului este produsă de un moment mecanic indus în fluidul însuși. Aceste pompe nu au nevoie de supape, dar au dezavantajul că debitul și eficiența scad pe măsură ce crește presiunea la ieșire. Uneori, aceste pompe trebuie să fie amorsate , adică să fie umplute inițial cu lichid pentru a funcționa.

Principalele tipuri de pompe dinamice fluide sunt:

• centrifugele , pe baza efectului centrifugal al rotorului său asupra unui fluid
• liniare , cum ar fi ejectoare
• dinamica magnetofluidelor , bazată pe forța Lorentz
• pompă axială sau elicopteră, capabilă să împingă fluidul cu elicea axial cu direcția fluidului

Notă

Elemente conexe

• Echipamente chimice
• Compresor
• Fluid
• Manipularea materialului
• Funcționare unitară
• Pompa dinamică a fluidelor
• Pompa volumetrica
• Pompa de imersie
• Pompa turbomoleculară
• Turbină
• Turbomachine
• Pompa autoamorsantă
• Pompa volanta
• Distribuitor de combustibil

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema « pomp »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre pompă

linkuri externe

• ( EN ) Pompa , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portal de inginerie

Portal mecanic

Portal de știință și tehnologie