Pompa dinamică a fluidelor

O pompă dinamică a fluidului (denumită în mod obișnuit o pompă dinamică ) este un tip de pompă în care mișcarea fluidului este produsă de un moment 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. În general, aceste pompe trebuie să fie amorsate, adică să fie umplute inițial cu lichid pentru a funcționa. Noile modele ale acestor pompe necesită o putere electrică de cel puțin 120V.

Tipuri

lista unor categorii de pompe:

centrifugă;
axial;
Berbec hidraulic;
magnetofluidodinamică;
liniar;

Pompa centrifuga

Pompa centrifugă folosește efectul centrifugal al rotorului său pentru a deplasa lichidul, transformând energia mecanică care vine de la motorul său mai întâi în energie cinetică și apoi în energie de presiune pe care o dă lichidului ridicat.

Pompa centrifugă este de departe cea mai frecvent utilizată pompă, atât în sectoarele industriale, cât și în cele civile.

Definiția este în general limitată la pompele cu rotor radial și semi-axial, adică pompe în care fluxul de fluid trece prin rotor radial sau semi-axial, spre deosebire de cazul rotorilor elicoidali în care fluidul trece prin rotor axial.

Constructie

Secțiunea unei pompe centrifuge (cu suport pe picioare):
1 - corp
1a - duza de aspirație
1b - difuzor
2 - rotor
3 - ecran de închidere a piesei hidraulice
4 - cutie de umplutură (conține sistemul de izolație al piesei hidraulice din exterior)
5 - suport arbore (care conține rulmenți și lubrifiant)
6 - arborele (conectat la un motor, în general electric) transmite mișcarea de la motor la rotor.

O pompă centrifugă este compusă în esență dintr-o parte în mișcare numită rotor (roată cu palete), care aspiră fluidul dintr-o conductă de aspirație, comunicând cu centrul pompei și transferă energia mecanică transmisă de motor sub formă de energie cinetică. la lichid.

Roata cu palete se rotește într-o cameră fixă în formă de corp de melc, volută sau pompă, în interiorul căreia se mișcă lichidul împins de forța centrifugă impusă de rotor, care transformă energia cinetică a lichidului în energie de presiune și o canalizează în conducta comunicând cu periferia pompei.

Rotorul este o roată echipată cu palete care poate fi realizată în funcție de numeroase variante de construcție în funcție de performanța necesară: rotor închis , rotor deschis , rotor monocanal, rotor înapoi , rotor vortex , rotor axial , rotor semi- axial .

Aproape toate pompele centrifuge au admisie axială și radial (stil ISO european) sau tangențial (stil API SUA) în sus. Suportul poate fi pe picioare sau pe linia centrală , primul mai simplu, al doilea mai robust. În orice caz, aproape toate pompele centrifuge au un suport de extragere în spate , care permite extragerea suportului 5 complet cu cutia de remorcare 4 și arborele 6 fără a fi nevoie să demontați corpul 1 , tocmai acționând în partea din spate, cu avantajul de a nu fi nevoie să deconectați pompa de conducte în timpul intervențiilor de întreținere.

Operațiune

Principiul de funcționare al pompei centrifuge

Dinamica fluidelor într-o pompă centrifugă

Funcționarea sa poate fi înțeleasă observând că un cilindru umplut cu apă, plasat în rotație în jurul propriei axe, modifică forma suprafeței libere, făcându-i să-și asume un profil parabolic: de fapt, accelerația centrifugă este proporțională cu pătratul unghiularului viteza și la raza de rotație. Diferența de nivel H observată (și care, intuitiv, este o funcție a vitezei unghiulare) este prevalența pompei. De asemenea, este intuitiv să observăm că, cu aceeași viteză unghiulară (și, prin urmare, profilul lichidului), dacă se face o gaură exact la înălțimea H, nu va ieși lichid. Dacă, pe de altă parte, gaura se face la un nivel inferior, se va observa o scurgere de lichid; în plus, este intuitiv să observăm că cu cât este mai mică gaura, cu atât este mai mare cantitatea în unitatea de timp, numită debit , de lichid de ieșire.

În practică, fluidul este conținut în interiorul unui corp și este rotit de un rotor.

Mișcarea rotorului determină o depresiune în conducta de aspirație și apa, împinsă de presiunea atmosferică, crește de-a lungul conductei și intră în pompă.

rotorul rotit de motor după aspirarea lichidului îl proiectează către periferia corpului pompei în virtutea forței centrifuge produse de viteza rotorului.

Rotorul este echipat cu o serie de palete curbate care formează canale cu o secțiune în creștere de la centru spre periferie.

Prin urmare, lichidul care intră din partea centrală a rotorului trecând prin diferitele canale conform principiului Bernoulli, transformă o parte din energia cinetică transmisă acestuia prin mișcarea rotorului în energie de presiune.

Fluidul părăsește rotorul cu viteza V _t, prin urmare încă dotat cu energie cinetică și intră în volută.

Corpul pompei sau volutei este, de asemenea, construit cu o secțiune în creștere, astfel încât, datorită constanței (Bernoulli) a energiei totale, rata cinetică rămasă este transformată în energie de presiune, crescând astfel capul.

Compoziția vitezelor vectoriale definește intervalul și prevalența.

Pompa centrifugă a fost inventată în palatul ducal din Urbino de către Heron din Alexandria în jurul anului 1592 (din desene și ilustrații găsite în cartea din 1592 a spiritualelor lui Alexandrian Hero reduse la limba populară). ^{[ fără sursă ]}

Performanţă

Curba caracteristică

Caracteristicile hidraulice ale pompei centrifuge sunt exprimate prin curba caracteristică , un exemplu care apare în figura laterală. În exemplu, vedem o pompă cu un debit de 16 m³ / h și un cap de 40,5 m (această pereche de valori este de obicei definită ca punctul de lucru ). Curba roșie este caracteristica reală și se poate observa că la debitul de 20 m³ / h, capul este redus la aproximativ 36 m . Curbele roșii punctate indică performanța cu rotorele de diferite diametre. Curbele ocre indică eficiența totală a pompei (de obicei exprimată ca procent), care în cazul nostru este puțin sub 50%. Curba verde indică NPSH (r) al pompei, în cazul nostru egal cu aproximativ 1,4 m; rețineți cum avem NPSH minim (r), aproximativ 1 m, la intervalul maxim de eficiență. Curba albastră exprimă puterea absorbită pe axa pompei cu lichid cu o densitate de 1000 kg / m ³ , în cazul nostru puțin peste 3 kW .

Atunci când selectați o pompă centrifugă, este întotdeauna bine să alegeți un model în care punctul de serviciu să cadă în partea descendentă a curbei. Acest lucru se datorează faptului că, pe lângă faptul că are de obicei o eficiență mai mare, această selecție permite controlul ușor al debitului prin interpunerea, la livrare, a unei căderi de presiune variabile (de obicei o supapă)

Clasificare

Pompele centrifuge bazate pe dispunerea arborelui de transmisie care mișcă rotorul, sunt împărțite în pompe cu axă orizontală și cu axă verticală. Mai mult, în funcție de direcția fluxului care trece prin ele, pompele pot fi: radiale dacă livrarea este ortogonală la aspirație sau axiale dacă livrarea și aspirația sunt pe aceeași axă.

Pompele centrifuge sunt, de asemenea, împărțite în centrifuge cu o singură etapă sau cu mai multe etape, în funcție de numărul de rotoare cu care sunt echipate.

Cu cât sunt mai multe rotoare, cu atât crește capul total generat de pompă, care este dat de suma capetelor livrate de fiecare rotor.

În funcție de alimentarea electrică sau pe benzină, pompele centrifuge sunt împărțite în pompe electrice sau motoare.

Instalare

Pompele pot fi instalate:

sub leagăn;
deasupra capului sau în admisie

O instalație este definită ca „sub cap” atunci când axa pompei este sub nivelul minim al lichidului care trebuie aspirat; toate celelalte instalații sunt definite ca „overhead”.

Conducta de aspirație trebuie să fie orizontală sau să aibă o pantă ascendentă spre pompă și, în orice caz, să fie realizată astfel încât să se evite formarea de buzunare de aer.

În instalațiile de aspirație, pentru a evita fenomenele de cavitație periculoase, este necesar ca între suprafața minimă a lichidului de ridicat și axa pompei să nu existe diferențe de înălțime mai mari de 5-6 m.

Conducta de aspirație a unei instalații aeriene trebuie să fie echipată cu o supapă de reținere, deoarece în caz contrar, la fiecare oprire a pompei, conducta s-ar goli și pompa nu ar fi amorsată la următoarea pornire (cu excepția cazului în care este o pompă cu autoamorsare ).

De fapt, atât corpul pompei, cât și conducta de aspirație trebuie să fie păstrate în permanență umplute cu lichid pentru a putea amorsa.

O pornire „uscată” definită a pompei face ca pompa să se supraîncălzească cu o defecțiune consecventă.

Reguli

Ca elemente comune ale multor instalații, pompele centrifuge au fost oarecum standardizate, astfel încât pompele existente pot fi înlocuite cu altele de la diferiți producători.

Cele mai actuale standarde sunt ISO 2858-1975 (și standardele conexe), care se referă la pompele centrifuge pentru utilizare generală și de proces, cu flanșe metrice, și API 610 - ediția X 2004, care se referă la pompele de proces cu flanșe în unități imperiale.

Pompa tip ISO (cu permisiunea Finder Pompe SpA)
Pompa tip API cu suport pentru linia centrală (datorită Finder Pompe SpA)

Variante

Pompe cu mai multe etape

Pompa cu mai multe etape (5 trepte)

Mai multe pompe centrifuge pot fi aranjate în serie, astfel încât să se obțină, cu același debit, un cap care este multiplu de cel obținut cu un singur rotor. În practică, mai multe rotoare sunt dispuse coaxial în corp: în acest fel se obțin capete de până la câteva sute de metri, față de maximul 80-100 al unei pompe cu o singură treaptă.

Pentru puțurile foarte adânci, se folosesc pompe de acest tip, care sunt totuși complet scufundate în apă și introduse la adâncimea corespunzătoare prin intermediul unor conducte cu diametru adecvat: conducta de alimentare devine de obicei suportul / suspensia pompei. Aceste pompe au o distribuție centrală și, prin urmare, particularitatea că fluidul pompat este transportat prin arborele motorului. Acest lucru necesită etanșări mai eficiente, dar asigură o răcire mai bună a motorului, care devine, prin urmare, foarte compactă ca dimensiune.

Pompele cu rotor imersate

In rotor imersate pompa de aer decalajul a motorului electric este plin de apă , cu avantajul că nu necesită o garnitură hidraulică , iar dezavantajele disipare suplimentar dinamic fluid în întrefier și electrică în special în efectuarea de fluid , cum ar fi apa , care manifestă necesitatea suprafețelor statorului și rotorului hidrodinamic și a izolației mai stricte a înfășurărilor motorului. Presupunând că avem un fluid newtonian în mișcare, prin urmare cu un efort de forfecare care urmează legea simplă a viscozității lui Newton:

$\tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial r}}$ ${\ displaystyle \ tau = \ mu {\ frac {\ partial u} {\ partial r}}}$ ${\ displaystyle \ tau = \ mu {\ frac {\ partial u} {\ partial r}}}$

cu distribuție de viteză radial liniară între rotorul 1 și stator 2 suprafețe laterale cilindrice:

${\bar {u}}(r)=\omega _{1}r_{1}{\frac {r-r_{2}}{r_{1}-r_{2}}}(r_{1}<r<r_{2})$ ${\ displaystyle {\ bar {u}} (r) = \ omega _ {1} r_ {1} {\ frac {r-r_ {2}} {r_ {1} -r_ {2}}} (r_ { 1} <r <r_ {2})}$ ${\ displaystyle {\ bar {u}} (r) = \ omega _ {1} r_ {1} {\ frac {r-r_ {2}} {r_ {1} -r_ {2}}} (r_ { 1} <r <r_ {2})}$

Vom avea ca eficiența mecanică a cuplajului rotoidal să fie aproximată ca:

$\eta =1-{\frac {D_{1}}{E_{1}}}=1-{\frac {\tau \,v_{1}\,S}{e_{1}\,S}}=1-{\frac {\tau \,\omega _{1}r_{1}}{e_{1}}}=1-{\frac {\mu \omega _{1}^{2}r_{1}^{2}}{e_{1}(r_{2}-r_{1})}}$ ${\ displaystyle \ eta = 1 - {\ frac {D_ {1}} {E_ {1}}} = 1 - {\ frac {\ tau \, v_ {1} \, S} {e_ {1} \, S}} = 1 - {\ frac {\ tau \, \ omega _ {1} r_ {1}} {e_ {1}}} = 1 - {\ frac {\ mu \ omega _ {1} ^ {2 } r_ {1} ^ {2}} {e_ {1} (r_ {2} -r_ {1})}}}$ ${\ displaystyle \ eta = 1 - {\ frac {D_ {1}} {E_ {1}}} = 1 - {\ frac {\ tau \, v_ {1} \, S} {e_ {1} \, S}} = 1 - {\ frac {\ tau \, \ omega _ {1} r_ {1}} {e_ {1}}} = 1 - {\ frac {\ mu \ omega _ {1} ^ {2 } r_ {1} ^ {2}} {e_ {1} (r_ {2} -r_ {1})}}}$

Deoarece grosimea spațiului de aer (r ₂ - r ₁ ) influențează reticența conform legii lui Hopkinson și, prin urmare, eficiența motorului electric , variabila care poate fi manipulată este raza internă cu grosimea constantă a spațiului de aer: pompele cu rotor imersate au o secțiune transversală la un motor electric slab , compatibil cu limitele rezistenței la oboseală .

Rotoare deschise

Rotorul este evident elementul central al pompei centrifuge, iar designul său corect este de cea mai mare importanță. În general, se utilizează rotoare închise (cu rotor nou), care permit controlul maxim al debitului, având un traseu hidraulic bine definit.

Pentru scopuri particulare (lichide abrazive sau cantități mari de solide în suspensie) se utilizează rotorul deschis, care asigură o eficiență , dar evită inferior, în măsura posibilului, rotorul în sine, uneori izolată față de corp, pentru a crea o rotație indusă ., iar majoritatea fluidului pompat nu intră în contact cu rotorul: aceasta reduce efectul de abraziune .

Eficiența este inițial mult mai mică decât cea a rotorului închis, cu atât este mai mare retragerea, ci dimpotrivă, cu aceasta din urmă rămâne relativ constantă cu utilizarea.

Pompa axială

Principiul de funcționare

Pompa axială pentru uz industrial

Instalarea unei pompe axiale

În pompa axială sau pompa de elicopter , mișcarea fluidului este asigurată de o elice canalizată, care împinge fluidul în sine ca o elice marină. De o concepție destul de recentă, acestea au fost utilizate inițial în lucrări mari de recuperare, cum ar fi pompele de deshidratare , iar mai târziu au avut utilizare industrială în toate acele cazuri în care un debit mare (în mod normal mai mare de 1000 m³ / h) a fost necesar la un cap redus (în mod normal mai puțin de 4 metri). Acum există pompe axiale cu debite mai mari de 50.000 m³ / h. Funcționarea pompelor axiale este următoarea: lamele înclinate se rotesc în fluid și, prin urmare, îl împing în direcția dorită. Pompa axială este de obicei configurată ca o curbă, pentru a permite trecerea arborelui. În pompele moderne, arborele este în consolă pentru a evita rulmenții cufundați în fluid și doar la modelele cu capacitate mai mare suportul este dublu, totuși din fluidul pompat.

Performanţă

Mișcarea fluidului nu este pur axială la ieșirea rotorului, deoarece rotația acestuia dă evident o componentă de rotație. Din acest motiv, uneori se folosește un dispozitiv de îndreptare a debitului , denumit în mod necorespunzător difuzor, ceea ce îmbunătățește eficiența generală a pompei.

Curba caracteristică a unei pompe axiale

Observând curba caracteristică a unei pompe axiale, se poate observa că puterea absorbită crește odată cu creșterea capului, spre deosebire de ceea ce se întâmplă pentru pompele centrifuge. Aceasta este o limitare a utilizării, deoarece murdărirea în conducte poate determina oprirea pompei din cauza absorbției ridicate.

De asemenea, se remarcă faptul că, în timp ce în pompele centrifuge curba variază în funcție de variația diametrului rotorului, în pompele axiale unghiul de atac al palelor se schimbă: curbele prezentate sunt trasate cu precizie pentru unghiurile de atac de la 10 la 25 ° . Prin urmare, este destul de comună utilizarea pompelor cu palete cu unghi variabil.

Utilizare

Pe lângă utilizarea lor în lucrările de recuperare hidraulică și, în general, ca pompe de deshidratare, pompele axiale sunt utilizate și în încuietori de pe râuri sau canale, unde sunt necesare debituri ridicate.

În domeniul industrial, aceste pompe sunt utilizate în general ca circulatoare în industria hârtiei și în industria chimică , în special în evaporator .

Pompele magnetofluidinamice

Pompa magneto-fluid-dinamică este un dispozitiv capabil să exploateze forța Lorentz . Forța Lorentz este o forță care acționează asupra unei particule în tranzit printr-un câmp magnetic ortogonal în direcția mișcării. Direcția forței este perpendiculară atât pe viteză, cât și pe liniile câmpului magnetic.

Într-o pompă de acest tip, un lichid conductor electric este liber să curgă într-un tub scufundat într-un câmp magnetic ortogonal față de axa conductei. Prin intermediul a doi electrozi se face să curgă un curent electric prin lichid, ortogonal atât către axa de mișcare, cât și către câmpul magnetic pentru a maximiza forța Lorentz într-o direcție paralelă cu axa tubului, ceea ce este util efect, prin urmare, în valabilitatea legii lui Ohm, tensiunea electrică efectivă generată între intrarea și ieșirea fluidului din pompă este:

$V=R_{e}I_{e}+\rho _{m}uB\Delta x$ ${\ displaystyle V = R_ {e} I_ {e} + \ rho _ {m} uB \ Delta x}$ ${\ displaystyle V = R_ {e} I_ {e} + \ rho _ {m} uB \ Delta x}$ ,

unde R _e este rezistența electrică opusă a fluidului, I _e este curentul electric care trece prin fluid, ρ _m este densitatea fluidului, <v> este viteza sa medie , B este modulul de inducție magnetică și l la distanța dintre intrarea și ieșirea pompei. Densitatea medie a impulsului poate fi exprimată în debit :

$\rho _{m}u={\frac {I_{m}}{\Delta x\Delta y}}$ ${\ displaystyle \ rho _ {m} u = {\ frac {I_ {m}} {\ Delta x \ Delta y}}}$ ${\ displaystyle \ rho _ {m} u = {\ frac {I_ {m}} {\ Delta x \ Delta y}}}$

În plus, tensiunea hidraulică a pompei generată de forța Lorentz este:

$\Delta p={\frac {F}{\Delta x\Delta y}}={\frac {BI_{e}}{\Delta x}}$ ${\ displaystyle \ Delta p = {\ frac {F} {\ Delta x \ Delta y}} = {\ frac {BI_ {e}} {\ Delta x}}}$ ${\ displaystyle \ Delta p = {\ frac {F} {\ Delta x \ Delta y}} = {\ frac {BI_ {e}} {\ Delta x}}}$

prin urmare a definit rezistența electromecanică reciprocă (măsurată în SI în T / m ):

$R_{me}={\frac {B}{\Delta x}}$ ${\ displaystyle R_ {me} = {\ frac {B} {\ Delta x}}}$ ${\ displaystyle R_ {me} = {\ frac {B} {\ Delta x}}}$

putem re-exprima tensiunea electrică efectivă a pompei ca:

$\Delta V={\frac {R_{e}}{R_{me}}}\Delta p+R_{me}I_{m}=R_{p}(I-I_{e})$ ${\ displaystyle \ Delta V = {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}} \ Delta p + R_ {me} I_ {m} = R_ {p} (I-I_ {e})}$ ${\ displaystyle \ Delta V = {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}} \ Delta p + R_ {me} I_ {m} = R_ {p} (I-I_ {e})}$ ,

unde indicele p reprezintă parazit și caracteristica curentului constant constant liniar:

$I=\left(1+{\frac {R_{e}}{R_{p}}}\right){\frac {\Delta p}{R_{me}}}+{\frac {R_{me}}{R_{p}}}I_{m}$ ${\ displaystyle I = \ left (1 + {\ frac {R_ {e}} {R_ {p}}} \ right) {\ frac {\ Delta p} {R_ {me}}} + {\ frac {R_ {me}} {R_ {p}}} I_ {m}}$ ${\ displaystyle I = \ left (1 + {\ frac {R_ {e}} {R_ {p}}} \ right) {\ frac {\ Delta p} {R_ {me}}} + {\ frac {R_ {me}} {R_ {p}}} I_ {m}}$ ,

prin urmare, eficiența pompei este:

$\eta ={\frac {\Delta pI_{m}}{\Delta VI}}={\frac {\Delta pI_{m}}{({\frac {R_{e}}{R_{me}}}\Delta p+R_{me}I_{m})\,I}}={\frac {1}{({\frac {R_{e}}{R_{me}}}+{\frac {R_{me}}{\delta p}}I_{m})((1+{\frac {R_{e}}{R_{me}}}){\frac {\Delta p}{R_{m}I_{m}}}+{\frac {R_{m}}{R_{p}}})}}={\frac {1}{(\alpha +\gamma )({\frac {\beta +1}{\gamma }}+\alpha \beta )}}$ ${\ displaystyle \ eta = {\ frac {\ Delta pI_ {m}} {\ Delta VI}} = {\ frac {\ Delta pI_ {m}} {({\ frac {R_ {e}} {R_ {me }}} \ Delta p + R_ {me} I_ {m}) \, I}} = {\ frac {1} {({\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}} + {\ frac {R_ {me}} {\ delta p}} I_ {m}) ((1 + {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}}) {\ frac {\ Delta p} {R_ {m } I_ {m}}} + {\ frac {R_ {m}} {R_ {p}}})}} = {\ frac {1} {(\ alpha + \ gamma) ({\ frac {\ beta + 1} {\ gamma}} + \ alpha \ beta)}}}$ ${\ displaystyle \ eta = {\ frac {\ Delta pI_ {m}} {\ Delta VI}} = {\ frac {\ Delta pI_ {m}} {({\ frac {R_ {e}} {R_ {me }}} \ Delta p + R_ {me} I_ {m}) \, I}} = {\ frac {1} {({\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}} + {\ frac {R_ {me}} {\ delta p}} I_ {m}) ((1 + {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}}) {\ frac {\ Delta p} {R_ {m } I_ {m}}} + {\ frac {R_ {m}} {R_ {p}}})}} = {\ frac {1} {(\ alpha + \ gamma) ({\ frac {\ beta + 1} {\ gamma}} + \ alpha \ beta)}}}$

unde raporturile electromecanice, parazite și mecanice sunt definite, respectiv:

\alpha ={\frac {R_{e}}{R_{me}}}

{\ displaystyle \ alpha = {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}}}

{\ displaystyle \ alpha = {\ frac {R_ {e}} {R_ {me}}}}

\beta ={\frac {R_{e}}{R_{p}}}

{\ displaystyle \ beta = {\ frac {R_ {e}} {R_ {p}}}}

{\ displaystyle \ beta = {\ frac {R_ {e}} {R_ {p}}}}

\gamma ={\frac {R_{me}I_{m}}{\Delta p}}

{\ displaystyle \ gamma = {\ frac {R_ {me} I_ {m}} {\ Delta p}}}

{\ displaystyle \ gamma = {\ frac {R_ {me} I_ {m}} {\ Delta p}}}

Acest tip de pompă este extrem de fiabil datorită absenței totale a pieselor în mișcare și este lipsit de efectele cavitației și, prin urmare, de fenomenele de uzură. Limita este că poate fi utilizată numai pentru lichide conductoare electric.

O utilizare tipică se găsește în circuitele de răcire pentru reactoarele nucleare lichide de sodiu , unde este necesară o fiabilitate ridicată. Sodiul peste temperatura de topire este de fapt conductor electric.

Pompa hidraulică de berbec

Această pompă exploatează fenomenul de obicei temut de ciocanul cu apă . Dacă dintr-un anumit motiv un flux incompresibil este oprit, energia mecanică este transformată într-o undă de presiune care se disipează progresiv către pereții conductelor în căldură prin deformare în funcție de balanța de energie mecanică și primul principiu al termodinamicii .

Pompa hidraulică de berbec exploatează acest fenomen pentru a împinge o parte a lichidului la o înălțime mai mare decât cea corespunzătoare nivelului piezometric al fluxului de lichid de intrare. În practică, căderea de la înălțime este exploatată pentru a ridica o parte din lichid la un nivel superior. Deoarece nu este posibil să se încalce principiul conservării energiei, de fapt, energia obținută din căderea unei mase dintr-o diferență de înălțime poate fi utilizată pentru a ridica o masă mai mică la o înălțime mai mare; în această operație randamentul este de obicei de aproximativ 60%, dar se pot obține valori de 80%. Într-o pompă de berbec eficientă, este posibil să ridicați o cantitate de apă egală cu mai puțin de 10% din debitul de intrare la o înălțime maximă, în general mai mică de zece ori diferența de înălțime de pornire.

Diagrama pompei hidraulice:
1 - tub de alimentare
2 - scurgeți apa din pompă
3 - evacuare apă sub presiune
4 - perete mobil
5 - supapă de reținere
6 - rezervor pneumatic.

Dispozitivul constă dintr-un tub în interiorul căruia se află un perete mobil care este indus să se închidă prin viteza fluxului de lichid. Supapa este proiectată în așa fel încât închiderea, odată declanșată, să se desfășoare într-o avalanșă, blocând fluxul cât mai brusc posibil. Puțin în amonte de supapă există o ramură laterală echipată cu o supapă de reținere, care este o supapă care permite lichidului să curgă spre exteriorul conductei, dar nu în direcția opusă. Pe cealaltă parte a acestei supape de reținere există un rezervor pneumatic, în care există un buzunar de aer cu funcția de acumulator de presiune. Din acest rezervor pornește conducta din care iese apa sub presiune. Când supapa de blocare este deschisă, apa este evacuată la nivelul pompei.

Când lichidul este pus inițial să curgă către pompă, supapa principală este deschisă și lichidul își mărește viteza, până când atinge o limită critică, supapa intervine prin închiderea debitului. Inițial, rezervorul pneumatic este gol, deci începe să se umple ușor prin supapa de reținere. Când presiunea rezervorului este egală cu presiunea țevii, supapa de reținere se închide și această presiune rămâne acumulată. Între timp, viteza fluidului din conductă fiind anulată, supapa principală se redeschide și ciclul începe din nou. De fiecare dată când supapa de reținere permite trecerea lichidului sub presiune către rezervor, dar nu invers, și după mai multe cicluri presiunea din rezervor atinge o valoare de stare stabilă. Rezervorul are deci funcția de nivelare a impulsurilor de presiune produse de ciocanele cu apă la o valoare medie.

Acest tip de pompă nu necesită niciun alt tip de sursă de energie decât căderea apei de-a lungul unei pante, dar implică o pierdere considerabilă de fluid transportat. Utilizarea sa principală, deși ocazională, este de a crește apă în locuri izolate unde există o abundență a acesteia, dar la o altitudine mai mică decât cea de utilizare.

Pompele dinamice fluide liniare

La aceste pompe, mișcarea se realizează prin aplicarea unui moment liniar. Un exemplu este ejectorul , în care un fluid cu viteză mare trage fluidul care trebuie pompat. În pompa de apă, un flux de apă este trecut cu viteză mare într-o cameră. Ca rezultat al ecuației Bernoulli, creșterea vitezei fluidului duce la o scădere a presiunii și, prin urmare, la o aspirație.