5.1.6 Uma bomba centrífuga de água opera a 1.800 rpm e possui raio externo de 12 pol.
, raio interno de 4 pol.
e 2 pol. de espessura de impulsor em
e
pol. de tamanho em
. Determine a taxa de fluxo da bomba para uma entrada sem choque (ou seja,
) e o ângulo de saída
.
Passo 1
O enunciado descreve uma bomba centrífuga operando a
rpm, com raio interno
pol e espessura do canal em
igual a
pol, e raio externo
pol com espessura em
igual a
pol. As lâminas têm ângulo relativo de entrada
em
e de saída
em
. Queremos a vazão
quando não há choque na entrada (isto é, o fluxo absoluto entra radialmente,
) e o ângulo de saída absoluto
. Para isso usaremos a construção dos triângulos de velocidade em entrada e saída e a conservação de vazão no canal.
Passo 2
Para entrada sem choque temos
, logo o componente tangencial da velocidade absoluta é
e o componente radial
. No triângulo de velocidades relativo-rotante em
vale
pois
e
. Como
usamos o ângulo complementar
para garantir valor positivo de tangente, de modo que
A vazão é
Passo 3
Convertemos tudo para pés e segundos (
pol
ft):
A velocidade angular é
logo
Com
obtemos
e assim
Passo 4
No furo de saída em
temos
A velocidade radial ali é
e a velocidade periférica
No triângulo relativo de saída usa-se
, com complementar
. Assim
O componente tangencial absoluto na saída é
e o ângulo de saída fica
Resposta
A vazão é
e o ângulo de saída absoluto é