Determine a rotação e a componente Cm para uma turbina axial na qual são conhecidos: i) diâmetro externo: 500 [mm], ii) diâmetro interno: 280 [mm], iii) vazão: 400 [
, iv) Ângulo construtivo da pá na saída:
.
Passo 1
A questão trata de uma turbina axial em que são dados o diâmetro externo (500 mm), o diâmetro interno (280 mm), a vazão volumétrica (0,4 m³/s, ou 400 L/s) e o ângulo de saída das pás (25°). Vamos usar conceitos de área de escoamento, velocidade axial e triângulo de velocidades para achar a rotação (N) e a componente axial do escoamento (cₘ).
Passo 2
Calcular a área de passagem do fluido entre o diâmetro externo e interno. As velocidades axiais em turbinas axiais usam a seção anular:
Substituindo:
Passo 3
Determinar a velocidade axial cₘ dividindo a vazão pela área calculada:
Passo 4
Achar o raio médio onde a velocidade da pá vale U. Primeiro assemos os raios:
Então o raio médio:
Passo 5
Usar o triângulo de velocidades no escoamento relativo na saída do rotor. Com suposição de saída sem componente tangencial absoluta (c_{u2}=0), temos
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Passo 6
Converter a velocidade periférica U em rotação N (rpm). Primeiro a velocidade angular:
Em seguida:
Resposta
N ≈ 68 rpm; cₘ ≈ 2,97 m/s