Pfleiderer C, Petermann H_Maquinas de Fluxo_OCR

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... OUTRAS OBRAS DE NOSSO FUNDO EDITORIAL

ARAÚJO, CELSO DE- Transmissão de Calor AZEVEDO, AMI LCAR G. -Mecânica Clássica BRANSON, LANE- Mecânica- Estática e Dinâmica CARVALHO, JOSIÕ R. e MORAES, PAULO- Órgãos de Máquinas FAI RES, VIRGI L M.- Elementos Orgânicos de Máquinas FONSECA, ADHEMAR -Curso de Mecânica FREIRE, JOSIÕ DE M.- Tecnologia do Corte FREIRE, JOSIÕ DE M.- Tecnologia Mecânica HUDSON, RALPH G. -Manual do Engenheiro JAURIÕS, PAULO FEGHALI -Mecânica dos Fluidos KRICK, EDWARD V. -Introdução à Engenharia MERIAM, JAMES L.- Estática MERIAM, JAMES L.- Dinâmica TE LLES, PEDRO CARLOS DA S. - Tubulação Industrial RUDENKO, N.- Máquinas de Elevação e Transporte TIMOSHENKO, S. e YOUNG, D. H. -Mecânica Técnica

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Carl Pfleiderer - Hartwig Petermann

Tradução de ANA LUCIA SE RIO DE ALMEIDA JOSE ABEL ROYO DOS SANTOS ZULCY DE SOUZA

Escola Federal de Engenharia de hajubá- EFEl

RIO DE JANEIRO SÃOPAULO

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LIVRO& JfCNICOS f ClfNTffiCOS EDITORA

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TRADUÇÃO AUTORIZADA DE STROMUNGSMASCHINEN- 4th Edition >,

Copyright

© by Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1952, 1957. 1964, 1972,

Diagramação I Artes I LTC

Capa: AG Comunicação Visual

CIP-Brasil. Catalogação-na:fonte Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ.

P63 m

Pfleiderer, Carl, 1880-1960. Máquina de fluxo I Carl Pfleiderer [e] Hartwig Petermann; tradução de Ana Lucia Seria de Almeida, José Abel Royo dos Santos [e] Zulcy de Souza. Rio de Janeiro: Livros Tdcnicos e Cient(ficos, 1979, Tradução de: StrOmungs maschinen

Bibliografia 1. Engenharia mecânica 2. Petermann Hartwig I, Título

coo- 621.8 79-0144

CDU -621

ISBN 85-216-002B-3 (Edição original ISBN 3-540-05745·5 4. Aufl. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York)

Direitos reservados por: LIVROS T~CNICOS E CIENTfFICOS EDITORA S. A. Avenida Venezuela, 163-20220 Rio de Janeiro - RJ 1979 Impresso no Brasil

Prefácio da quarta edição

O Professor Dr. lng. h. c. Carl Pfleiderer lecionava no final dos anos 40, na Universidade Técnica de Braunschweig, uma dnica disciplina tratando todo o conjunto das máquinas de fluxo, ao contrário do que era usual anteriormente, quando existia uma disciplina para cada tipo de máquina de fluxo !turbinas a vapor, bombas · rotativas etc.). Em 1952 publicou a primeira edição deste livro como texto para este tratamento comum de todas as máquinas de fluxo, aparecendo em 1957 a segunda edição, O Professor Pflelderer faleceu em 1960 com 80 anos de idade e era seu desejo que, após sua morte, eu preparasse, quando necessário, novas edições de seu livro "Mdquinas de Fluxo". Assim, em 1964, publiquei a terceira edição e tive o prazer de verificar que tambdin esta foi bem aceita pelos especialistas no assunto. Comparativamente à terceira edição, a quarta teve o Cap(tulo 7 (Perdas por fuga de fluido, por atrito no rotor e empuxo axial) sensivelmente alterado, de acordo com re. sultados de muitos trabalhos de pesquisa realizados recentemente no Instituto Pflelderer de Máquinas de Fluxo; Foram acrescentados as Seções 2.55e (Determinação do coeficiente de pressio ótimo para turbinas com admissão parcial); 6.25 (Influência de alterações construtivaS na forma da caracter(stica do rotor); 9.63 (zona morta do cubo) e o cap(tulo 12 (Métodos matemático~ da mecânica dos fluidos para o cálculo de máquinas de fluxo), As outras partes do livro foram atualizadas de acordo com o desenvolvimento tdcnico ocorrido desde o aparecimento da terceira ediç§'o. Na resoluçlo dos exemplos, nos desenhos das figuras e na leitura das provas fui admiravelmente auxiliado pelo pessoal df? Instituto que dirijo. A todos eles o meu agradecimento, Devo, entretanto, fazér um agradecimento especial ao Consultor CJent(fico e Professor Dr. lng, M. Pekrun e ao Conselheiro Acadêmico Dr. lng. R. Rotzo/1, que sempre estiveram dispon(Vels para discussO:es sobre problemas que ocorreram, que muito me estimularam e fizeram imlmeras sugestões de melhoramentos. À editora Springer agradeço pelo agradável trabalho conjunto e pela compreensio demonstrada quando de minhas solicitaçO:es, Braunschweig, verão de 1972. Hartwig Petermann

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Resumo das principais unidades e sfmbolos' Neste livro serci utilizado o Sistema Internacional de Unidades (Sistema SI), com as seguintes unidades: Principais unidades básicas:

Comprimento em m (metro),

Massa em kg (quilograma), Tempo em s (segundo),

Unidades derivadas coerentes: ~

Força: 1 kg m/s = 1 N (Newton), Trabalho: 1 N m = 1 J (Joule), 2

Potência: 1 N m/s

= 1 J/s =

1 W (Watt),

Pressão: 1 N/m2 = 1 Pa (Pascal),

Densidade: 1 kg/m' Volume espec(fico: 1 m 3 /kg Capacidade de trabalho espec(fica de um fluido ou de um gás relacionada

à

unidade de

massa: 1 N m/kg = 1 J/kg = 1 m2 /s 2 , Vazão: 1 m 3 /s. Aconselha-se ao principiante trabalhar sempre com estas unidad~s btisitas e com q. as unidades derivadas através da u~ilização do fator 1, chamadas unidades coerentes. Caso sejam dadas unidades não coerentes, aconselha-se convertê-las, antes do in(cio dos cálculos, às unidades coerentes do Sistema Internacional de Unidades. Esta conversão é muito 'fácil no caso das unidades não coerentes resultantes de fatores de 1O tais como 1 mm=10- 3 m, 1 kW

= 103

W, '

1 MW= 10' W,

1 bar= 10! N/m 2 •

Nestes casos valem em geral os prefixos: T (Tera) G (Giga) M (Mega)

k (kilo)

1012 vezes 10' vezes 10' vezes 105 vezes

m (mili) 10-' vezes JJ (micro) 10-' vezes

n (nano) 1 o-' vezes p (pico) 10- 12 vezes

A polftica e o sistema nacional de metrologia vigentes no Brasil são definidos no Decreto-lei n~ 240, de 28-2-1967, publicado no Dilirio Oficial· de 28-2-1967; em seu Regulamento, constante do Decreto n~ 62.292, de 22-2-1968, publicado no Diário Oficial de 29-2-1968 e no Decreto N~ 63.233, de 12-9-1968, publicado no Dilirio Oficial de 16-10-1968, que aprova o Quadro Geral das Unidades de Medida.

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Unida~es não coerentes, formadas .cÓm outros fatores de escala, são, por exemplo: Hora: 1 h= 3600 s Cavalo-vapor: 1 CV = 735,5 W Ouilócaloria: 1 kcal = 4186,8 J Quilograma-força: 1 kgf

~

4190 J

= 9,80665 N "'

9,81 N

Atmosfera: 1 atm = 1 kgf/cm 2 = 98066,5 N/m 2 No caso de mtlquinas de fluxo que se encontrem fixas na superf(cie da terra (por exemplo, turbinas hidrtlulicas), pressões são também medidas em metros de coluna fluida (por exemplo, coluna d'água). Toma-se usualmente neste caso, ao invt1s da aceleração da gravidade no local de instalação da máquina, a aceleração normal da gravidade g = 9,80665 m/s 2 ~ 9,81 m/s 2 • Assim fazendo, ficam por exemplo: 10m C. A.= 1 atm

= 0,980665 bar ou

1 bar= 10,197 m C. A. "' 10,2 m C. A.

São usados os seguintes sfmbalos:

u c w

D =2r b

dn

velocidade tangencial, ou seja, a velocidade com que se move um ponto do rotor, velocidade absoluta da partfcula fluida observada, ou seja, vel