diseno de bombas 2015 1
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DISEÑO DE UN ROTOR CENTRÍFUGOBombas para aplicaciones de alimentación, farmacia y biotecnologíaTrabajar con aplicaciones de alimentación, farmacia y biotecnología requiere meticulosidad, atención a los detalles y dedicación para lograr un rendimiento excelente. Alfa Laval cuenta con un gran historial de soluciones innovadoras para estas aplicaciones basadas en nuestras tecnologías clave de separación, transferencia de calor y manejo de fluidos.
Las bombas centrífugas de Alfa Laval están fabricadas para trabajar en todas las áreas: desde el proceso de calidad hasta la eficacia energética general. Además de un manejo delicado del producto y una amplia gama de aplicaciones higiénicas, ofrecen una vida útil prolongada y sin problemas que aseguran un bajo coste de propiedad.
Datos de operación de la bomba:H :30m
Q :40 m3
h=0.01111 m3
s=175.9386 gpm
N :2800RPM
Calculo de: N q=N∗Q
12
H34
=1800∗√0.01111
3034
=23.0236
Para emplear la tabla debemos pasar el Nq → NS
Entonces:N S=nq∗51.64=23.0236∗51.64=1188.9387
Q(GPM )N (RPM )
=175.93862800
≈0.0628
Ubicamos en la tabla:
Del gráfico se obtiene la eficiencia de la bomba:n=74%
CÁLCULOS:
Con la eficiencia obtenida, calculamos la potencia:
P= γ .Q . H102.ɳ
=4.41574 kW
w=2800∗π30
=293.21531 rad /s
El torque nominal:
T nom=Pw
= 4415.74293.21531
=15.05972 N .m
Torque máximo:T max=1.2∗T nom=1.2∗15.05972=18.07166 Nm
Esfuerzo de fluencia:Ss=12 MPa (Dato)
Deje (torsión )=3√ 16∗Tmaxπ∗Ss
=0.01972m
deje=deje (torsión )∗1.2=0.02367m
dc=1.4∗deje=0.03313m
De la tabla seleccionamos:
PARA LA ENTRADA DE LA BOMBA
Kcm1=0.1326
Vo=Kcm1∗√2∗9.81∗H=3.21702m /s
Vs=Vo=3.21702m /s
Vom=Vo=3.21702m / s
ɳvol=0.96(asumido)
Ds=√ 4∗QVs∗π∗ɳvol
+dc2=0.07535m
D 1=Ds+0.005=0.07535+0.005=0.08035m
e1=0.003m
u1=W∗D 1∗0.5=11.77993m /s
Ke1(asumido)=1.1
ɳh=1−0.0712/Q0.25=0.78069
Iterando obtenemos:Ke 1=¿1.2764
V 1=Ke1∗Vs=4.10620m /s
β1a=atan(V 1u1 )=atan ( 4.10620
11.77993 )=19.21732°
b1= Qɳ vol∗Vs∗π∗D 1
= 0.011110.96∗3.21702∗π∗0.08035
=0.01425m
βo=atan(Vou1 )=atan ( 3.2170211.77993
)=15.27464 °
PARA LA SALIDA DE LA BOMBA
β2a=25 ° Iterando:
µ(asumido)=0.7
µ (iterado )=0.6931
u2=26.4368m /s
v2=0.85∗v0=0.85∗3.21702=2.73447 m/ s
D 2=u 2∗2w
=26.4368∗2293.21531
=0.18032m
e 2=e1=0.0030m
b2= Q
ɳ vol∗(π∗D 2− Z∗e2sin (β2a ) )∗V 2
=0.00812m
Zopt=6.5∗( D2+D 1D 2−D1 )∗sin (0.5∗(β1a+β 2a ) )=6.3782
V 2u= H∗9.81nh∗u2
= H∗9.810.7807∗26.43680
=14.25927m /s
r 1=D 1∗0.5=0.08035*0.5=0.04018 m
r 2=D 2∗0.5=0.18032∗0.5=0.09016m
w1∞=u1
cos (β 1a )= 11.77993
cos (19.21732)=12.47508m /s
w2∞=(u2−V 2u /µ)
cos(β 2a)=
26.43680−14.259270.6931
cos (25° )=6.46979m /s
GRAFICA DE LOS ALABES DEL ROTOR:
CÓDIGO EN MATLAB
clear allclose allH=input('H (m)=')Q=input('Q (m3/s)=')N=input('N (rpm)=')efic=input('eficiencia=')
rho=1000
Nq=N*sqrt(Q)/H^0.75
P=rho*Q*9.81*H/efic
w=N*pi/30
T_nom=P/wT_max=1.2*T_nom
S_s=12*1e+6
d_eje_crit=(16*T_max/(pi*S_s))^0.3334
d_eje=d_eje_crit*1.2
d_cubo=1.4*d_eje
eps=0.1+(Nq-10)*(0.125-0.1)/(20-10)
c_0=eps*sqrt(2*9.81*H)
c_suc=c_0c_0m=c_0
efic_vol=0.96%input('enter volumetric eficiency')
D_suc=sqrt(4*Q/(c_suc*pi*efic_vol)+d_cubo^2)
D_1=D_suc+5*1e-3
e_1=3*1e-3%input('enter thickness at 1')
u_1=w*D_1/2
fe_asum=1.1
efic_hid=1-0.0712/Q^0.25 %%%%%%%%%%%%%%%
for Z=5:8
for i=1:20 fe(i)=fe_asum c_1m=fe(i)*c_0m beta_1a(i)=atan(c_1m/u_1) fe_asum=inv(1-Z*e_1/(sin(beta_1a(i))*pi*D_1)) error=abs(fe_asum-fe(i))
if error<0.001
fe=fe_asum c_1m=fe*c_0mbeta_1a=atan(c_1m/u_1)*180/pibreakend
end
b_1=Q/(efic_vol*c_0m*pi*D_1)beta_0=atan(c_0m/u_1)*180/pi
if beta_0<20 && beta_0>12 c_2m=0.85*c_0m beta_2a=25
fr_asum=0.7
for j=1:20aux_1=c_2m/tan(beta_2a*pi/180)*0.5u_2=aux_1+sqrt((aux_1)^2+9.81*H/(efic_hid*fr_asum)) D_2=u_2*2/w fr(i)=inv(1+0.75/Z*(1+beta_2a/60)*2*inv(1-(D_1/D_2)^2)) fr_asum=fr(i) error=abs(fr_asum-fr(i))if error<0.0001 fr=fr_asum u_2=aux_1+sqrt((aux_1)^2+9.81*H/(efic_hid*fr_asum)) D_2=u_2*2/wbreakendend
elsebreakend e_2=e_1b_2=Q*inv(efic_vol*(pi*D_2-Z*e_2/sind(beta_2a))*c_2m)Z_opt=6.5*((D_1+D_2)*inv(D_2-D_1))*sind(0.5*(beta_1a+beta_2a))
Z_opt2(Z-4)=Z_optif abs(Z_opt-Z)<0.5breakend
end
c_2u=H/efic_hid*9.81/u_2
r_1=D_1*0.5r_2=D_2*0.5
r_n=linspace(r_1,r_2)dr=r_n(2)-r_n(1)
c_m=linspace(c_1m,c_2m)
w_1inf=u_1*inv(cosd(beta_1a))
w_2inf=(u_2-c_2u/fr)*inv(cosd(beta_2a))
w_inf=linspace(w_1inf,w_2inf)dw_inf=5000*(r_n-r_1).*(r_n-r_2)w_inf=w_inf+dw_inf
beta_a=asind(c_m./w_inf)
B_n=1./(r_n.*tand(beta_a))
SumA_n1=0aux=0for i=1:100-1A_n(i)=aux+(B_n(i+1)+B_n(i))*0.5*dr
SumA_n1=SumA_n1+A_n(i)SumA_n(i+1)=SumA_n1end
phi_n=SumA_n*180/pi
e_n=e_2
b_n=Q./(efic_vol*c_m.*(pi*2*r_n-Z*e_n./sind(beta_a)))
teta=linspace(0,360)x1=r_1*cosd(teta)y1=r_1*sind(teta)
x2=r_2*cosd(teta)y2=r_2*sind(teta)plot(x1,y1)hold allplot(x2,y2)
plot(r_n,b_n)hold onplot([r_1 r_1],[0 b_1])hold onplot([r_2 r_2],[0 b_2])hold onplot([r_1 r_2],[0 0])
hold allphase=0for i=1:Zx=r_n.*cosd(phi_n+phase)y=r_n.*sind(phi_n+phase)phase=phase+360/Zplot(x,y)hold onend
ang_tras=abs(phi_n(100)-360/Z-phi_n(1))hold onplot([-0.01 0.01],[0 0])hold onplot([0 0],[-0.01 0.01])
f_esc=r_1/149.19
GRÁFICO DEL ROTOR:
BIBLIOGRAFÍA:
Pfleiderer, Bombas Centrifugas y Turbocompresores, 1960 Mataix, mecánica de fluidos y turbomaquinaria, 1993
-0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE TURBOMAQUINAS I
INFORME N° 02 "DISEÑO DE UN ROTOR CENTRIFUGO"
GRUPO EJECUTOR:
MAMANI CONDORI, OMAR 20110120E
SANCHEZ PEREZ, DELMER 20112045k
DIRIGIDO POR:
ING. MALDONADO RIVERA, ARTURO
SECCIÓN: “D”
FECHA DE PRESENTACIÓN: 02/07/2015
LIMA - PERÚ