Pompă cu piston cu dublu efect

Cap. I Introducere

Pompele volumetrice sînt elemente componente ale unei instalaţii hidraulice, în care ca fluid de lucru servesc lichidele cu diverse caracteristici şi care lucrează în diverse condiţii: de mediu, de solicitare, de precizie etc. Ţinînd seamă de aceasta, la studiul, proiectarea, fabricarea, analiza funcţionării, exploatarea şi întreţinerea pompelor şi a instalaţiilor hidraulice aferente, intervin totalitatea elementelor teoretice care fac obiectul mecanicii fluidelor. Pentru a veni în sprijinul proiectanţilor de pompe, în cele ce urmează se dau cîteva noţiuni şi elemente de calcul hidraulic care intervin mai des.

Lichid perfect (ideal): Pentru simplificarea studiului mişcării lichidelor a fost introdusă noţiunea de lichid perfect, care este incompresibil şi are viscozitatea nulă. Astfel mişcarea lichidului perfect are loc fără frecare între particule, iar densitatea este constantă, independentă de variaţiile presiunii şi temperaturii.

Lichidul real este caracterizat prin viscozitate, curgerea lichidului fiind influenţată de forţele tangenţiale între particulele lichidului. Lichidul real este puţin compresibil, din care cauză, în practică este considerat incompresibil. Uneori (în sonicitate sau şoc hidraulic în conducte relativ lungi) lichidele se consideră compresibile.

In funcţie de temperatură şi presiune, lichidele reale îşi schimbă volumul şi deci densitatea. În calcule, considerarea viscozităţii lichidelor reale se face prin afectarea ecuaţiei mişcării lichidului perfect cu un coeficient sau termen care ţine seamă de energia consumată pentru învingerea rezistenţelor hidraulice.[17]

1.1 Transportul produselor în stare fluidă

Multe operaţii din procesele tehnologice din industria alimentară, prelucrează produse în stare fluidă. Produse în stare fluidă sunt compuse din starea lichidă şi starea solidă. Fluidele au o foarte mare importanţă în realizarea proceselor tehnologice, fie prin participarea directă la diferite operaţii ( de exemplu: evaporare, condensare, difuzie, sedimentare, filtrare, etc.) fie pentru a asigura transportul între utilaje.

Prin starea fluidă sau fluid se înţelege acea stare care se caracterizează prin mişcarea moleculelor unele faţă de altele şi printr-o deformare uşoară. Cele mai reprezentative fluide sunt lichidele şi gazele. Acestea se deosebesc prin efectele pe care le au asupra stării lor, temperatura şi presiunea. Lichidele se consideră practic necompresibile şi nedilatabile,adică cu creşterea presiunii işi micşorează puţin volumul iar cu creşterea temperaturii işi măresc puţin volumul. Deci densitatea lor variaza puţin cu schimbarea presiunii şi a temperaturii. Curgerea este caracterizată de deplasările straturilor sau particulelor ce constituie fluidul respectiv. La vitezele relativ mici ale fluidului ce curg printr-o conductă se formează straturi de particule dispuse paralel, care se deplasează liniştit, menţinându-se pe traiectorii paralele de-a lungul conductei. Curgerea realizată în aceste condiţii cu o anumită viteză direcţionată în direcţia generală de curgere se numeşte curgere laminară. La viteze mai mari de deplasare, curgerea poate păstra aspectul de curgere laminară până la anumită viteză, numită viteză critică, când particulele nu se mai menţin în straturi paralele. In acest caz, particulele se amestecă între ele, iar traiectoriile de deplasare nu se mai continuă paralel, ci apar uneori şi traiectorii transversale ce determină deplasarea dezordonată a unor particule în aşa numitele vârtejuri sau turbioane, cu toate că în ansamblu fluidul se deplasează într-un singur sens.[16]

Fig. 1.1.1 Regimuri de curgere a fluidelor [16]

În stare fluidă, materialele sunt transportate în instalaţiile industriale conform fluxului tehnologic, sau sunt supuse unor prelucrări de natură fizică, chimică şi microbiologică cerute de procesul tehnologic. Fluidele se deplasează prin conducte, canale sau uitlaje sub acţiunea unei energii mecanice din exterior sau sub acţiunea energiei potenţiale date de o diferenţă de nivel. Pentru utilaje care transportă lichide s-a încetinit denumirea de pompe. Fluidele se transportă prin conducte închise sau prin canale cu ajutorul energiei realizată prin diferenţa de nivel sau diferenţă de presiune între intrarea şi ieşirea din sistem sau folosind pompe care să asigure energia mecanică necesară realizării transportului. Se poate afirma că productivitatea utilajului este cu atât mai mare cu cât mişcarea materialelor este mai rapidă. Transportul şi distribuţia fluidelor între utilajele unei instalaţii tehnologice sau la distanţe mari se realizează prin conducte. În funcţie de destinaţia lor, conductele se clasifică în: conducte magistrale şi conducte tehnologice. Conducta este un ansamblu de elemente montate etanş între ele, pe un traseu bine determinat, care serveşte la transportul mediilor tehnologice aflate în stare lichidă sau gazoasă.[4]

Conductele servesc la transportul şi distribuţia fluidelor în instalaţii între aparatele şi utilajele componente. Conductele magistrale servesc pentru transportul unor fluide pe distanţe mari şi foarte mari. Din această categorie fac parte: conductele de aducţiune a apei, magistralele de transport ale gazelor naturale (gazoducte) sau ale ţiţeiului (oleducte). Conductele tehnologice fac legătura dintre utilajele unei linii de fabricaţie. Deoarece utilajul serveşte transportării industriale a produselor, este absolut necesar ca asamblarea tuturor elementelor componente ale conductei să se facă etanş, aceasta realizându-se prin sudare, lipire, filetare sau demontabil prin flanşe, permiţând o etanşare perfectă din punct de vedere tehnic şi posibilitatea unui transport neîntrerupt al produselor. Conductele se calsifică în conducte metalice şi nemetalice. Ţevile de oţel se fabrică din oţel-carbon, iar cele din fontă se fabrică din fontă cenuşie. Pentru condiţiile grele de lucru (temperatură sau presiuni ridicate, acţiune corozivă puternică, etc.), se folosesc ţevi din oţeluri aliate cu crom, nichel şi molibden sau conducte de fontă cu un conţinut ridicat de siliciu. Dintre materialele nemetalice, întrebuinţate la fabricarea conductelor fac parte: cimentul, gresia, bazaltul, porţelanul, sticla, lemnul, cauciucul şi în ultima vreme materialele plastice din PVC. Conducta este formată, în principal, din următoarele elemente:[9]