Come funziona una pompa centrifuga per liquami?

Come la maggior parte delle pompe, una pompa centrifuga converte l'energia meccanica di un motore in energia di un fluido in movimento; parte dell'energia va in energia cinetica del movimento del fluido, e parte in energia potenziale, rappresentata da una pressione del fluido o sollevando il fluido contro la gravità a un livello superiore.

Per maggiori dettagli su questo argomento, vedere Compressore centrifugo.
Il trasferimento di energia dalla rotazione meccanica della girante al movimento e alla pressione del fluido è solitamente descritto in termini di forza centrifuga, specialmente nelle fonti più antiche scritte prima che il moderno concetto di forza centrifuga come forza fittizia in un sistema di riferimento rotante fosse ben articolato. Il concetto di forza centrifuga non è effettivamente richiesto per descrivere l'azione della pompa centrifuga.

Nella moderna pompa centrifuga, la maggior parte della conversione di energia è dovuta alla forza verso l'esterno che le pale curve della girante impartiscono al fluido. Invariabilmente, una parte dell'energia spinge anche il fluido in un movimento circolare, e questo movimento circolare può anche trasmettere una certa energia e aumentare la pressione all'uscita. La relazione tra questi meccanismi fu descritta, con la tipica concezione mista della forza centrifuga come allora nota, in un articolo del 1859 sulle pompe centrifughe, per giungere così con un metodo più semplice di quello appena dato ad un'idea generale del modo di azione dell'idromassaggio esterno per migliorare l'efficienza della pompa centrifuga, è sufficiente considerare che la massa d'acqua che gira nella camera dell'idromassaggio, attorno alla circonferenza della ruota, deve necessariamente esercitare una forza centrifuga, e che questa forza centrifuga può si suppone prontamente aggiungersi alla forza verso l'esterno generata all'interno della ruota; o, in altre parole, andare ad aumentare la potenza di pompaggio della ruota. La forza verso l'esterno generata all'interno della ruota è da intendersi come prodotta interamente dal mezzo della forza centrifuga se le alette della ruota sono diritte e radiali; ma se sono curve, come è più comunemente il caso, la forza verso l'esterno è in parte prodotta per mezzo della forza centrifuga, e in parte applicata dalle alette all'acqua come componente radiale della pressione obliqua, che, in conseguenza della loro obliquità al raggio, si applicano all'acqua mentre si muove verso l'esterno lungo di loro. A questo proposito è bene osservare che mentre la quantità di acqua fatta passare attraverso una data pompa a palette curve è perfettamente variabile a piacere, più piccola diventa la quantità più vicina sarà la forza generata all'interno della ruota per spingere l'acqua verso l'esterno. diventerà puramente forza centrifuga, e più la pompa diventerà ciò che il nome normalmente dato ad essa sembrerebbe indicare: una pompa puramente centrifuga. Quando, tuttavia, una pompa centrifuga con pale curve all'indietro in tali forme che sono normalmente utilizzate in esempi ben costruiti della macchina, viene azionata a una velocità notevolmente superiore a quella richiesta semplicemente per superare la pressione dell'acqua e provocare sollevamento o propulsione per iniziare, la componente radiale della forza applicata all'acqua dalle pale diventerà considerevole e l'acqua che lascia la circonferenza della ruota avrà una velocità inferiore a quella della circonferenza della ruota in un grado che ha una certa importanza reale in pratica.

L'affermazione "la massa dell'acqua ... deve necessariamente esercitare una forza centrifuga" è interpretabile in termini di forza centrifuga reattiva: la forza non è una forza esterna sull'acqua, ma piuttosto una forza esterna esercitata dall'acqua, sul corpo della pompa (la voluta) e sull'acqua nel tubo di scarico. La pressione in uscita è un riflesso della pressione che applica la forza centripeta che curva il percorso dell'acqua per muoversi circolarmente all'interno della pompa (nello spazio appena fuori dalla girante, il vortice esterno come lo chiama questo autore). D'altra parte, l'affermazione che "la forza verso l'esterno generata all'interno della ruota deve essere intesa come prodotta interamente dal mezzo della forza centrifuga" è meglio compresa in termini di forza centrifuga come forza fittizia nel quadro di riferimento del girante rotante; le forze effettive sull'acqua sono verso l'interno, o centripete, poiché questa è la direzione della forza necessaria per far muovere l'acqua in circolo. Questa forza è fornita da un gradiente di pressione che è impostato dalla rotazione, dove la pressione all'esterno, alla parete della voluta, può essere presa come forza centrifuga reattiva. Questo è tipico della scrittura del XIX e dell'inizio del XX secolo, per mescolare queste concezioni della forza centrifuga in descrizioni informali di effetti come quella della pompa centrifuga.


Tempo post: Jan-23-2021