Tudo o que você precisa saber sobre tubo de sucção

Os tubos de tração são componentes essenciais na maioria dos tipos de turbinas, como Kaplan, Francis e turbinas de reação. O componente é como um tubo projetado com áreas que aumentam gradativamente que conectam a saída do corredor a um canal de fuga. Com suas duas extremidades, uma é conectada à saída do canal e a outra fica submersa abaixo do nível da água no canal de fuga. Neste componente, a energia cinética é convertida em pressão estática.



Hoje você conhecerá a definição, aplicações, função, diagrama, tipos e funcionamento de um tubo de sucção. Você também conhecerá as vantagens e desvantagens deste tubo de sucção em suas diversas aplicações.

O que é um tubo de sucção?

Um tubo de sucção é um tubo de conexão montado geralmente na saída ou saída de uma turbina para converter a energia cinética da água na saída em pressão estática. com este componente, evita-se o desperdício da energia cinética da água. Em um tubo de sucção, o diâmetro é menor perto da entrada e grande perto da saída. Esta saída está sempre submersa em água. Aço fundido e concreto de cimento é o material usado na fabricação de um tubo de sucção.

Assim como mencionado anteriormente, os tubos de sucção são geralmente usados ​​em turbinas de energia como turbinas de reação, Kaplan e Francis. O sistema está localizado logo abaixo do corredor e permite desacelerar a velocidade do fluxo de saída do corredor.

Os tubos de sucção são usados ​​em turbinas para evitar o problema de refluxo, por isso se localizam entre a saída da turbina e o canal de fuga. Turbinas como Pelton ou impulso não precisam de tubo de sucção porque a cabeça disponível para a turbina é muito grande. Isso resulta em uma pressão acima da atmosférica na saída da turbina. Por causa da pressão atmosférica acima da água na saída da turbina, o refluxo da água nunca ocorrerá.

Aplicações de tubos de sucção

As aplicações de tubos de sucção em turbinas já foram mencionadas acima. Eles são usados ​​para aumentar a pressão da baixa pressão de saída da turbina para a pressão do ambiente ao qual o fluido é rejeitado. A função primária de um tubo de sucção é converter a energia cinética da água em energia de pressão, diminuir a velocidade da água e aumentar a pressão da água antes de se juntar ao canal de fuga. Este tubo é usado para aumentar constantemente a área da seção transversal.

Diagrama de um tubo de sucção:

Tubo de tiragem em turbina Kaplan.

Tipos de tubos de sucção

Abaixo estão os vários tipos de tubos de sucção:

Tubo de sucção cônico:

Tipos cônicos de tubos de sucção permitem sua direção de fluxo em reto e divergente. Geralmente são feitos com chapas de aço macio, com desenho de formato cônico e diâmetro externo maior que a entrada. O ângulo cônico do tubo de sucção não é muito largo para induzir uma divergência do fluxo da parede do tubo de sucção. Além disso, o ângulo não deve ser muito curto, porque é necessário um tubo de sucção mais longo para oferecer uma perda substancial de energia cinética.

Tubo de sucção de cotovelo simples:

Esses tipos de tubos de sucção têm a forma de um cotovelo. É frequentemente usado em uma turbina Kaplan. A área da seção transversal permanece a mesma para todo o comprimento do tubo de sucção, enquanto sua entrada e saída são circulares. Tubos de sucção de cotovelo são usados ​​em posições baixas e a turbina é montada próxima ao canal de fuga. Isso ajuda a minimizar a despesa de perfuração e o diâmetro de saída é tão amplo quanto uma posição para recuperar a energia cinética na saída do canal.

Tubo de corrente temperamental:

Nos tipos de tubo de sucção temperamental, a saída é dividida em duas seções e tem uma entrada. Este tubo é semelhante a um tubo de sucção cônico. Os tipos de tubo de sucção temperamental ajudam a reduzir o movimento de turbilhão da água.

Tubo de sucção de cotovelo com seção transversal variável:

Esses tipos de tubos de sucção com seções transversais variadas são melhorias de um simples esboço de cotovelo. Sua entrada é circular enquanto a saída é retangular. Geralmente, a seção horizontal do tubo de sucção é inclinada para cima para evitar que o ar atinja a área de saída. O tubo de sucção varia em seção transversal de entrada para saída. Esta saída está abaixo do canal de fuga.

Trabalho de tubos de sucção

O funcionamento dos tubos de sucção em uma turbina é menos complexo e pode ser facilmente entendido. No caso da turbina Kaplan e Francis, a altura manométrica disponível na entrada é baixa, fazendo com que a turbina seja colocada muito mais próxima do canal de fuga. Isso ajuda a obter uma cabeça máxima. A maior parte da pressão da água é convertida em energia mecânica da turbina. A pressão na saída da turbina está abaixo da pressão atmosférica.

O refluxo pode ocorrer uma vez que a saída de uma turbina está localizada próxima ao canal de fuga e a pressão da água na saída de uma turbina é menor que a pressão atmosférica. Isso ocorre porque a água flui da alta pressão para a baixa pressão e a pressão na saída da turbina é menor que a atmosférica e no canal de fuga, existe a pressão atmosférica.

Este refluxo pode causar sérios danos à turbina e suas peças, causando a quebra total. Para evitar esse problema de refluxo, um tubo de sucção é usado entre a saída da turbina e o canal de fuga. Um tubo de sucção aumentará a pressão da água para a pressão atmosférica.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre o funcionamento do tubo de sucção:

Aplicando o Princípio de Bernoulli na seção 1-1 e 2-2

[Pressão de pressão + Velocidade de elevação + Elevação]_1-1  =[Cabeça de Pressão + Altura de Velocidade + Altura de Elevação]_2-2

Deixe
P₁ =pressão do fluido na seção 1-1 (uma entrada de um tubo de sucção)
V₁ =velocidade do fluido na seção 1-1 (uma entrada de um tubo de sucção)
Da mesma forma,
P₂ =pressão do fluido na seção 2-2 (saída do tubo de sucção)
V₂ =velocidade do fluido na seção 2-2 (saída do tubo de sucção)
ρ =densidade do fluido fluindo
g =força gravitacional
h_f =perda de carga (energia) no tubo de sucção
H_s =altura vertical do tubo de sucção acima do canal de fuga
y =distância da parte inferior do tubo de sucção do canal de fuga.
P_a  =pressão atmosférica de um fluido.

(P₁  / ρg ) + ( V₁ ² / 2g ) + ( H_s + y ) =( P₂  / ρg ) + ( V₂ ² / 2g ) + ( 0 + h_f )
( P₁  / ρg ) =( P₂  / ρg ) – ( ​​H_s + y ) + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

A pressão na seção 2 – 2 é igual à pressão atmosférica e a distância y.
( P₂  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y – H_s – y + (V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f (P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s + (V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2g ) + h_f

Convertendo a equação para o nosso requisito (ou seja, no meio de R.H.S tomando "-" comum)
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s – [ (V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ]

Na equação acima [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) – h_f ] é chamado de cabeça cinética.
Aqui [ ( V₁ ² / 2g ) – ( ​​V₂ ² / 2g ) ] é a cabeça dinâmica.
A partir da equação acima, podemos escrever
( P₁  / ρg ) <( P_a  / ρg )
Então        P1 

A pressão na entrada do tubo de sucção ou na saída de uma turbina é menor que a pressão atmosférica. Assim, a carga líquida na turbina com o tubo de sucção aumenta.

Vantagens e desvantagens dos tubos de sucção

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios dos tubos de sucção em suas diversas aplicações:

• O tubo de tração evita respingos de água do corredor e leva a água diretamente para o canal de fuga.
• A quantidade de energia cinética necessária no canal de fuga é bastante reduzida.
• O desempenho do sistema aumenta.
• A cabeça da turbina é elevada à medida que a altura aumenta entre a saída da turbina e o canal de fuga.

Desvantagens:

As únicas desvantagens dos tubos de sucção são que o peso extra é adicionado ao sistema e a inicial do tubo de sucção é alta.

Conclusão

O tubo de sucção é um componente essencial na maioria dos tipos de turbinas, como Kaplan, Francis e turbinas de reação. O componente é como um tubo projetado com áreas que aumentam gradativamente que conectam a saída do corredor ao canal de fuga. Seu objetivo é converter a energia cinética da água na saída em pressão estática. Isso é tudo para este post onde a definição, aplicações, função, tipos e funcionamento dos tubos de sucção foram discutidos.

Espero que você tenha aprendido muito com este post, se sim, por favor, compartilhe com outros alunos. Obrigado por ler, até a próxima!

Entendendo o processo de extrusão Entendendo a turbina de reação