Lista de Exercícios Resolvidos - Turbinas Hidráulicas e Ventiladores Axiais

45 Exercícios propostos 1 Cada uma das turbinas Francis da Usina Hidrelétrica da Toca Sistema Canastra da CEEE foi projetada para uma potência no eixo 550 kW girando a uma rotação 900 rpm quando submetida a uma altura de queda de 42 m Desprezando a espessura das pás sabendo que o ângulo de inclinação das pás na entrada do rotor é β₄ 90 e considerando α₅ 90 ηₕ 081 ηₘ 096 ηᵥ 098 ηᵤ 100 cₘ₄ 126 ms cₘ₅ 100 ms e D₄D₅ 17 calcular a o ângulo de inclinação na saída das pás do sistema diretor b o diâmetro de entrada do rotor da turbina c a largura de entrada do rotor da turbina d o grau de reação teórico da turbina Respostas a α₄ 346 b D₄ 388 mm c b₄ 111 mm d pt 041 2 Um rotor de bomba centrífuga de 260 mm de diâmetro de saída descarrega 72 m³h de água quando opera a 3480 rpm O ângulo de inclinação das pás e a largura na saída do rotor são respectivamente β₅ 22 e b₅ 5 mm Considerando α₄ 90 ηᵥ 095 ηₕ 075 e μ 077 pressão na admissão da bomba pₐ 4905 kPa canalizações de entrada e saída com o mesmo diâmetro e niveladas calcular a pressão que será indicada no manômetro de descarga da bomba Resposta pd 8986 kPa 3 Uma usina hidrelétrica possui uma altura de queda de 1130 m e uma vazão disponível de 27 m³s para acionar uma turbina Pelton que deverá girar a 600 rpm Considerando nulas as perdas na tubulação adutora que leva água da barragem até a turbina e nulas as perdas na turbina propriamente dita determinar para c₅ 0 ms e ρágua 1000 kgm³ a o raio do rotor Pelton distância de seu eixo de rotação ao eixo geométrico do jato b o diâmetro do jato dágua incidente c a potência obtida no eixo da turbina d o grau de reação teórico da turbina Respostas a R 1184 m b dj 152 mm c Pe 29900 kW d pt 0 4 Um ventilador axial projetado para fornecer uma vazão Q 30 m³s de ar com massa específica ρ 12 kgm³ uma diferença de pressão total Δpt 6306 Pa girando com uma velocidade de rotação n 2850 rpm possui o rotor com as seguintes características Dc 05 m Di 025 m α₄ 90 ηₕ 085 ηᵥ 090 ηₘ 098 ηᵤ 10 e cₘ₄ cₘ₅ cm Considerando infinito o número de pás do rotor calcular a a inclinação das pás na entrada do rotor para o seu diâmetro externo b a inclinação das pás na saída do rotor também para o diâmetro externo c o seu grau de reação teórico Respostas a β₄ 1688 b β₅ 1884 c pt 094 5 O rotor de um ventilador centrífugo que insufla ar de massa específica ρ 12 kgm³ com Δpt 576 Pa apresenta as seguintes características n 1200 rpm β₅ 135 α₄ 90 b₅ b₄ 70 mm D₅ 350 mm D₄ 280 mm μ 08 ηₕ 075 ηᵥ 088 ηᵤ 098 ηₘ 095 Desprezando a espessura das pás calcular a a potência no eixo do ventilador b o ângulo de inclinação das pás na entrada do rotor Respostas a Pe 914 W b β₄ 456 6 Durante o ensaio de uma bomba foram efetuadas as seguintes medidas pressão na descarga da bomba pd 343 kPa pressão na admissão da bomba pₐ 39 kPa vazão Q 00065 m³s momento torçor no eixo da bomba Me 456 Nm velocidade de rotação da bomba n 1333 rps Determinar a potência disponível potência útil da bomba a potência consumida potência no eixo e o seu rendimento Os diâmetros das canalizações de sucção e de recalque são iguais Supor que as tomadas de pressão sejam efetuadas num mesmo nível Respostas a P 248 kW b Pe 382 kW c ηᵤ 065 7 A turbina a vapor de uma pequena central termelétrica que usa biomassa como combustível apresenta as seguintes características pressão do vapor na admissão da turbina pₐ 20 MPa temperatura do vapor na admissão da turbina tₐ 350 C pressão na descarga da turbina a vapor pd 002 MPa rendimento interno da turbina ηᵢ 80 rendimento mecânico da turbina ηₘ 98 Sabendose que a potência gerada no eixo da turbina é 2700 kW calcular o fluxo mássico de vapor que nela circula Resposta ṁ 407 kgs 1466 th