Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Билет 1
1. Классификация нагнетателей.
Нагнетатели для перемещения газов называются – компрессорами, вентиляторами и газодувками.
Вентилятор – машина, перемещающая газовую среду при степени повышения давления до 1,15,. Газодувками обычно называют компрессоры небольших давлений. По развиваемому давлению область применения компрессоров и насосов практически не ограничена, а вентиляторов в соответствии с ГОСТом ограничивается давлением – 15 кПа.
По принципу действия нагнетатели подразделяются на объемные, лопастные (динамические), струйные и пневматические.
Объемные нагнетатели, работающие при поступательном движении рабочего органа – это поршневые, при вращательном – пластинчатые и зубчатые.
Лопастные или динамические нагнетатели, работают при вращательном движении рабочего органа (колеса), - это центробежные, осевые и вихревые. Центробежные насосы так и продолжают называться центробежными, а центробежные вентиляторы называются – радиальными. Давление в объемных нагнетателях повышается за счет непосредственного сжатия жидкости, а в лопастных – при ее закручивании. Центробежные нагнетатели в свою очередь подразделяются на прямоточные, дисковые, смерчевые и диаметральные.
Нагнетатели классифицируются также по целому ряду других признаков в зависимости от:
1. привода: электрический, ручной, пневматический, паровой;
2.вида соединения: одноступенчатые, многоступенчатые, многопоточные (параллельно-ступенчатые);
3.особенности расположения:
-насосы – вертикальные, погруженные (артезианские),
-вентиляторы – крышные;
4.используемые для перемещения нагретых жидкостей – насосы: сетевые, конденсатные, дутьевые вентиляторы и дымососы;
5.для перемещения жидкости с твердыми примесями:
-насосы: фекальные (канализация), баггерные (гидро-золошлакоудаления), песковые, землесосные, шламовые;
-вентиляторы: пылевые, смерчевые, мельничные;
6.для перемещения агрессивных жидкостей:
-насосы – кислотные, бензиновые;
-вентиляторы – защищенные от взрыва, коррозии, и т.д.
В теплоэнергетике широко применяются тепловые машины: паровые, газовые и парогазовые турбины; а также нагнетатели различного го назначения: питательные, циркуляционные, конденсатные, баггерные насосы и насосы-дозаторы; дымососы, дутьевые вентиляторы, вентиляторы горячего дутья, компрессоры и т.д..
3. Классификация паровых турбин.
Паровая или газовая турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь в механическую энергию вращения вала.
Паровые турбины можно подразделить по следующим признакам:
1По числу ступеней:
а) одноступенчатые;
б) многоступенчатые.
2По движению потока пара:
а) осевые;
б) радиальные.
3По числу корпусов:
а) однокорпусные;
б) двухкорпусные;
в) многокорпусные.
4По принципу парораспределения:
а) дроссельный (свежий пар поступает через один или несколько регулирующих клапанов к соплам турбины параллельно);
б) с сопловым парораспределением, у которых пар поступает через последовательно открывающийся ряд сопел;
в) с обводным парораспределением, у которых кроме подвода свежего пара к соплам первой ступени имеется подвод свежего пара к последующим ступеням в обвод.
5По принципу действия пара:
а) активные;
б) реактивные.
6По характеру теплового процесса:
а) конденсационные турбины с регенерацией. В этих турбинах основной поток пара направляется в конденсатор и так как скрытая теплота парообразования, используемая при производстве пара, теряется, то для снижения этой потери из промежуточных ступеней турбины осуществляется частичный нерегулируемый регенеративный отбор пара;
б) конденсационные турбины с одним или двумя регулируемыми отборами пара из промежуточных ступеней для производственных или отопительных нужд;
в) турбины с противодавлением. Тепло всего количества отработавшего пара используется для производственных или отопительных целей. У таких турбин не будет конденсатора, и давление на выходе из последней ступени будет намного выше, чем конечное давление конденсационных турбин.
7По параметрам свежего пара:
а) среднего давления (р0 = 34,3 бар);
б) повышенного давления (р0 = 88 бар, t0 = 535 0C);
в) высокого давления (р0 =127,5 бар, t0 = 565 0C);
г) сверхкритических параметров (р0 = 235 бар, t0 = 565 0C).
Билет 2
1 Тягодутьевые вентиляторы.
Общее устройство:
Дымосос или тягодутьевой вентилятор представляют собой центробежный вентилятор (одностороннего или двустороннего всасывания). В условном обозначении дымососа ДН, буквы обозначают:- Д - дымосос; - Н - загнутые назад лопатки рабочего колеса;
Назначение:
Дымососы или дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топочные камеры котлоагрегатов тепловых электростанций или крупных промышленных котельных установок или для удаления газообразных продуктов сгорания топлива из котельных агрегатов. Допускается применение вентиляторов в технологических установках различных отраслей народного хозяйства для перемещения чистого воздуха, а также в качестве вентиляторов дымоудаления на газомазутных котлах с уравновешенной тягой.
Конструкция и принцип действия:
Дымосос ДН имеет наплавленные твёрдыми сплавами лопатки для защиты от абразивного действия золы. Может изготавливаться из углеродистой стали, нержавеющей (корозионостойкой) стали (обозначается символами: К или НЖ). Производительность дымососов колеблется от 8 до 700 тыс. м³/ч. (центробежные) до 1 млн. м³/ч (осевые).В состав дымососа входят следующие узлы: рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и постамент. Рабочие колесо состоит из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из листовых загнутых назад лопаток, расположенных между основным и коническим покрывающими дисками. Рабочее колесо - правого и левого направления вращения и состоят из крыльчатки сварной конструкции и ступицы.. Для создания необходимой жесткости торцевые стенки улиток усиливаются оребрением из полос. Лопатки и покрывающий диск - штампованные. Тягодутьевые машины по схеме 3 и 5 имеют разъемный подшипниковый узел, что повышает ремонтопригодность: замена подшипников в корпусе возможна без съема рабочего колеса. В дымососах по схеме 3 и 5 со стороны рабочего колеса установлен подшипник большего типоразмера, что повышает надежность тягодутьевых машин. В дымососах по схеме 3 и 5 с № 9 при необходимости имеется возможность установки змеевика охлаждения.
2. Поршневые насосы тройного действия.
По числу подач за один двойной ход поршня насоса (прямой и обратный ход) насосы делятся на:
а) насосы простого (одинарного) действия; при одном двойном ходе поршня насос один раз всасывает и один раз нагнетает;
б) насосы двойного действия; при ходе поршня влево с левой стороны поршня происходит нагнетание, а с правой всасывание; при ходе поршня вправо — наоборот;
в) насосы тройного действия, или строенные насосы, которые представляют собой соединенные вместе три насоса простого действия, подающие жидкость в одну нагнетательную трубу;
г) насосы четверного действия, которые состоят из двух насосов двойного действия, имеющих общую всасывающую и общую нагнетательную трубы;
д) дифференциальные насосы, которые работают на всасывающей стороне как насосы простого действия, а на нагнетательной стороне как насосы двойного действия.
Насос тройного действия (строенный насос) представляет собой три насоса простого действия, приводимые в движение от общего коленчатого вала Кривошипы смещены друг относительно друга на 120°. Такие насосы имеют общую всасывающую и общую нагнетательную
Благодаря такому расположению кривошипов в любой момент один из трех насосов (цилиндров) всасывает, а другой — нагнетает жидкость. Этим достигается большая равномерность подачи, чем в насосе двойного действия, а следовательно, и большая равномерность нагрузки на двигатель. Поэтому маховик насоса тройного действия имеет размеры меньшие, чем у насосов двойного действия.
Производительность насоса тройного действия равна утроенной производительности одного из трех совместно работающих насосов простого действия.
3. Маркировка турбин.
Для обозначения типов турбин ГОСТ предусматривает специальную маркировку, состоящую из буквенной и числовой частей. Буквенная часть указывает тип турбины, следующее за ней число — номинальную мощность турбины в мегаваттах. Если необходимо указать и максимальную мощность турбины, то ее значение приводят через косую черту. Следующее число указывает номинальное давление пара перед турбиной в МПа: для теплофикационных турбин далее через косую черту указывают давление в отборах или противодавление в МПа. Наконец, последняя цифра, если она имеется, указывает номер модификации турбины, принятый на заводе-изготовителе.
1. Буквенные обозначения:
К - конденсационная;
Т – конденсационная с теплофикационным регулируемым отбором пара;
ПТ – конденсационная с двумя регулируемыми отборами пара: производственным и теплофикационным;
Р – турбина противодавлением без регулируемых отборов пара;
ПР – турбина с противодавлением и производственным регулируемым отбором пара.
Первое число – мощность турбины в МВт.
Второе число – номинальное давление свежего пара в барах.
Через дробь после давления свежего пара может записываться давление регулируемых отборов, противодавление.
Билет 3
1. Области применения и принципиальные схемы основных видов нагнетателей.
Поршневые. В цилиндрическом корпусе плотно размещается поршень, при движении которого в одну сторону жидкость через клапан засасывается, а при движении обратно через другой клапан нагнетается.
Достоинством поршневых нагнетателей является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость производительности от противодавления. Недостатки — громоздкость и затруднительность непосредственного соединения с электродвигателем, сложность регулирования, неравномерность подачи из-за наличия клапанов. Поршневые нагнетатели используются в качестве насосов и компрессоров.
Пластинчатые или шиберные. В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор с выскальзывающими при вращении под действием пружин или возникающих центробежных сил из пазов пластин, которые, прижимаясь к внутренней поверхности корпуса, вытесняют жидкость через нагнетательный патрубок, одновременно производя засасывание через другой патрубок. Обратное перетекание жидкости предотвращается ввиду минимального зазора между корпусом и расположенным в нем ротором.
К недостаткам следует отнести сравнительно низкий КПД ввиду потерь через торцевые зазоры и трения пластин, которые быстро изнашиваются и при загрязнении жидкости твердыми примесями могут заклиниваться.
Зубчатые или шестеренные. В открытом с двух сторон плоском корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания, не пропуская ее обратно через сцепление зубьев.
Эти нагнетатели конструктивно достаточно просты, компактны, нет клапанов, но имеют малую производительность и недостаточно высокий КПД ввиду потерь через торцевые зазоры и трения в сцеплении шестерен. Они используются преимущественно в качестве насосов, причем особенно успешно для перекачки таких вязких жидкостей, как масло. В двузубчатом исполнении они используются и в качестве компрессоров.
Вихревые. В цилиндрическом корпусе с присоединенными по касательной двумя патрубками располагается ротор с радиально выступающими лопастями. Между концами лопастей и внутренней поверхностью корпуса образуется кольцеобразная полость, перекрываемая между патрубками перемычкой. При вращении ротора поступающая через один из патрубков жидкость увлекается и переносится по окружности к другому патрубку, сжимаясь при этом ввиду неоднократного перетекания из полости на лопасти и обратно. У этих нагнетателей невысокий КПД, но они реверсивны и создают значительные давления при ограниченных подачах.
Осевые. В цилиндрическом корпусе (обечайке) но его оси располагается с минимальным зазором рабочее колесо в виде втулки с радиальными профилированными лопастями, при вращении которого образуется перемещение жидкости в направлении оси вращения. Они развивают небольшие давления, но имеют высокий КПД, реверсивны и используются в качестве насосов и вентиляторов, а для газов при многоступенчатом соединении и в качестве компрессоров.
Центробежные.В спиральном корпусе располагается рабочее лопастное колесо, при вращении которого поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под воздействием возникающей центробежной силы поступает в корпус, собирается им и выпускается в радиальном по отношению к оси вращения направлении.
Центробежные нагнетатели имеют высокий KПД, достаточно просты в конструктивном отношении, их удобно соединять с электродвигателями и легко регулировать, так как подача зависит от противодавления.
Они широко используются в качестве насосов и вентиляторов, а при многоступенчатом соединении и в качестве компрессоров.
2 Ротационные компрессоры. Принцип действия и производительность.
В ротационных машинах сжатие газа осуществляется в камерах с периодически уменьшающимся объемом, т.е. принцип действия такой же как у поршневых машин. Разница состоит в том, что в ротационных машинах вместо поршня, имеющего возвратно-поступательное движение, сжатие осуществляется в специальных камерах, образованных пластинами ротора, двигающимися все время в одном направлении.
Устройство ротационной машины видно из рис. 3.17. Внутри чугунного корпуса 1, имеющего внутри цилиндрическую расточку, помещен ротор 2 с пазами, в которых свободно ходят пластины 3. Ось ротора смещена относительно оси цилиндрического отверстия корпуса 1. Ротор вращается в направлении, указанном на рисунке стрелкой.
Рис. 3.17. Ротационный компрессор
Газ, поступающий в компрессор через всасывающий патрубок, отсекается пластинами при вращении ротора в тот момент, когда происходит соприкосновение камеры с краем цилиндрической расточки корпуса (точка а). По мере поворота ротора расстояние между ним и корпусом, а следовательно, и объем камеры сжатия уменьшаются. Пластины при этом утапливаются в пазы ротора. Сжатие происходит до тех пор, пока пластина не дойдет до окна имеющегося в цилиндрической части корпуса со стороны камеры нагнетания (точка б). Затем газ поступает в напорный патрубок (линия бс). От точки с до точки d происходит расширение газа оставшегося в «мертвом» пространстве.
Благодаря большой скорости вращения пластины под воздействием центробежной силы всегда прижаты к цилиндрической расточке корпуса, а в момент прохождения над окнами удерживается специально предусмотренными направлениями.
Ротационные компрессоры строят одно- и двухступенчатыми. Они имеют производительность от 0,083 до 1,1 м3/с и развивают давление одноступенчатые 0,4 МПа, двухступенчатые до 1 Мпа.
При вращении вала в противоположную сторону ротационный компрессор может работать как вакуумная машина.
Особенность ротационного компрессора заключается в следующем. Степень сжатия ротационного компрессора не зависит от давления в нагнетательном трубопроводе, а зависит от геометрических размеров компрессора. Если компрессор рассчитан на давление нагнетания 0,4 Мпа, то при давлении нагнетания, равном 0,2 Мпа, он будет потреблять такую же мощность, как и в первом случае что и при 0,4 МПа. Происходит это из-за того, что изменение объема камеры сжатия в процессе перемещения ее от всасывающего окна к нагнетательному в ротационном компрессоре зависит только от геометрии компрессора и, следовательно, в машине, рассчитанной на 0,4 Мпа, газ будет сжиматься на ту же величину и при меньшем давлении нагнетания. В тот момент, когда камера сжатия будет сообщена с нагнетательными патрубками, газ расширится до давления в этом патрубке и работа, затраченная на излишнее сжатие, пропадет без пользы.
Для того чтобы избавится от этого недостатка, на цилиндрической части корпуса предусматривают нагнетательные клапаны.
Регулирование производительности ротационных компрессоров достигается либо изменением числа оборотов ротора, либо дросселированием на всасывании. Машины, имеющие нагнетательные клапаны переводят на холостой ход, соединяя нагнетательный патрубок со всасывающим.
По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные имеют ряд преимуществ:
Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие недостатки:
3. Многоступенчатая турбина Парсона реактивного типа.
Парсонс создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными (рабочими) лопатками. Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода ротативных механизмов (генераторы электрического тока, насосы, воздуходувки) и судовых винтов; она была более быстроходной, компактной, легкой, экономичной и уравновешенной, чем поршневая паровая машина. Свежий пар к лопаткам турбины поступает из кольцевой камеры для свежего пара 6. В неподвижной части корпуса и на подвижной части (ротора барабана) закреплены направляющие и рабочие лопатки, образующие каналы для прохода пара. Пар из кольцевой камеры, протекая через межлопаточные каналы, поступает в выпускной патрубок и далее в конденсатор. По пути движения пар постепенно расширяется от давления р0 до р2. Это сопровождается понижением теплосодержания, так как турбина реактивного типа, то понижение происходит как в неподвижных каналах, так и в подвижных (рабочих) каналах.
Билет 4
1. Подача и напор объемных и динамических машин.
Подача и напор машин для перемещения жидкости или газа определяются в основном конструкцией машин и скоростью движения ее рабочих органов, но зависят также и от гидравлических свойств систем, в которые машины включены.
Поршневые и роторные машины конструктивно приспособлены для создания высоких напоров; подача их, определяемая размерами их рабочих органов, может быть очень малой. Это машины малых подач и высоких напоров.
Лопастные центробежные машины, как будет показано ниже, перекрывают область значительных подач при широком диапазоне развиваемых напоров.
Машинами, развивающими малые напоры и наибольшие подачи, являются осевые.
Вихревые машины занимают промежуточную область между центробежными и поршневыми.
2Полный КПД центробежного насоса.
Полный коэффициент полезного действия.
;
Мощность двигателя должна быть взята с запасом на случай неучтенной перегрузки.
где:
К – коэффициент запаса мощности, принимается в зависимости от мощности электродвигателя, К =1,05÷1,4. Чем меньше мощность, тем больше К.
3. Маркировка турбин.
Для обозначения типов турбин ГОСТ предусматривает специальную маркировку, состоящую из буквенной и числовой частей. Буквенная часть указывает тип турбины, следующее за ней число — номинальную мощность турбины в мегаваттах. Если необходимо указать и максимальную мощность турбины, то ее значение приводят через косую черту. Следующее число указывает номинальное давление пара перед турбиной в МПа: для теплофикационных турбин далее через косую черту указывают давление в отборах или противодавление в МПа. Наконец, последняя цифра, если она имеется, указывает номер модификации турбины, принятый на заводе-изготовителе.
1. Буквенные обозначения:
К - конденсационная;
Т – конденсационная с теплофикационным регулируемым отбором пара;
ПТ – конденсационная с двумя регулируемыми отборами пара: производственным и теплофикационным;
Р – турбина противодавлением без регулируемых отборов пара;
ПР – турбина с противодавлением и производственным регулируемым отбором пара.
Первое число – мощность турбины в МВт.
Второе число – номинальное давление свежего пара в барах.
Через дробь после давления свежего пара может записываться давление регулируемых отборов, противодавление.
Билет 5
1Вакуум-насосы. Общие сведения о вакуум-насосах.
Вакуумный насос — устройство, служащее для удаления (откачки) газов или паров до определённого уровня давления. Принцип работы:
Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения.К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, ротационные (вращательные). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные насосы.
К высоковакуумным механическим насосам относятся: пароструйные насосы (парортутные и паромасляные), турбомолекулярные насосы. Молекулярные насосы осуществляют откачку за счёт передачи молекулам газа количества движения от твёрдой, жидкой или парообразной быстродвижущейся поверхности. К ним относятся водоструйные, эжекторные, диффузионные молекулярные насосы с одинаковым направлением движения откачивающей поверхности и молекул газа и турбомолекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением твёрдых поверхностей и откачиваемого газа.
Классификация: Вакуумные насосы по назначению подразделяются на сверхвысоковакуумные, высоковакуумные, средневакуумные и низковакуумные, а в зависимости от принципа действия — на механические и физико-химические. Условно весь диапазон давлений для реальных размеров вакуумных приборов может быть разделён на поддиапазоны следующим образом:[5]
Давление 105…102 Па (103…100 мм рт.ст.)
Давление 102…10−1 Па (100…10−3 мм рт.ст.)
Давление 10−1…10−5 Па (10−3…10−7 мм рт.ст.)
Давление 10−5 Па и ниже (10−7…10−11 мм рт.ст.)
2 Принцип действия и конструкция центробежных насосов.
В настоящее время наибольшее распространение получили центробежные насосы ввиду простоты конструкции и удобства их эксплуатации.
Главными частями центробежного насоса являются рабочее колесо 1 с изогнутыми лопатками 2, посаженное на валу, и неподвижный корпус 3 спиральной формы, изолирующий колесо от внешней среды. Корпус насоса имеет патрубок 4 для присоединения к всасывающему трубопроводу 5 и патрубок 6 для присоединения к нагнетательному трубопроводу 7. Отверстия в корпусе, через которые пропускается вал колеса, снабжаются сальниками 8. Уплотнение (лабиринтное) устраивается между всасывающим патрубком корпуса и колесом во избежание циркуляции жидкости внутри насоса. В отличие от поршневого насоса, который может быть пущен в ход без заливки, центробежный насос и всасывающая труба перед пуском обязательно должны быть залиты водой.
Назначение этого аппарата — направлять жидкость из рабочего колеса в спиральную камеру.
Для уменьшения гидравлических потерь скорость движения жидкости в трубопроводе ограничена. Если же скорость при выходе из спиральной камеры больше скорости в нагнетательном патрубке, то нагнетательный патрубок на корпусе насоса выполняется расходящимся. В таком патрубке вследствие увеличения сечения уменьшается скорость, давление увеличивается, и здесь происходит дальнейшее (после корпуса) превращение кинетической энергии движения в потенциальную энергию давления.
3 Активность и реактивность турбины ступеней.
В активной П. т. свежий пар поступает в сопло и расширяется в нём ; при этом скорость пара возрастает , с к-рой поток пара и входит на рабочие лопатки. Поток пара, оказывая давление на лопатки вследствие изменения направления в криволинейных междулопаточных каналах, заставляет диск и вал вращаться. У существующих активных турбин сечения междулопаточных каналов выполняют несколько возрастающими по ходу пара для сохранения равенства давлений на входе и выходе, т. к. энтальпия пара при его протекании между лопатками увеличивается из-за трения и ударов о кромки лопаток. Однако в различных местах криволинейного канала давления неодинаковы: именно разность давлений на вогнутую и выпуклую сторону каждой лопатки создаёт момент, заставляющий ротор вращаться. Т. о., в активной турбине падение давления пара происходит в сопле (или нескольких соплах), а давление пара при входе на лопатки и выходе с них одинаково.
Характерной особенностью реактивных П. т. является то, что расширение пара происходит у них в каналах неподвижных и подвижных лопаточных венцов, т.е. как в соплах, так и на рабочих лопатках. Венцы рабочих лопаток реактивной П. т. устанавливают в пазах ротора барабанного типа. В промежутках между ними размещают венцы неподвижных направляющих лопаток, закреплённых в корпусе турбины и образующих сопловые каналы. Профили подвижных и неподвижных лопаток обычно одинаковы
Билет 6
1. Характеристика трубопровода.
Характеристикой трубопровода называется уравнение, связывающее расход воды и полный напор, необходимый для пропускания воды при данных размерах и материале трубопровода.
Жидкость в трубопроводе должна получить от насоса кинетическую энергию движения и потенциальную энергию давления. Это означает, что напор насоса, подающего воду в трубопровод, должен быть больше геометрической высоты подъема воды. Но поскольку при движении жидкости возникают гидравлические сопротивления, то создаваемый насосом напор в трубопроводе расходуется: на подъем воды на заданную высоту (геометрическую высоту напора) Н=Ннас+Нн и на преодоление потерь по всей длине трубопровода, возникающих при движении воды. Поэтому, учитывая зависимость (86), получаем выражение полного напора Н=Нг+SlQ2 (6.18).
Учитывая, что для данного трубопровода S и l —постоянные величины, формула (6.18) для построения характеристики трубопровода принимает вид Н=Нг+KQ2 (6.19) где К=Sl – постоянная трубопровода, характеризующая размеры и материал его.
Характеристика трубопровода может быть изображена графически (рисунок 6.13) в виде параболы (формула 6.19).
2. Принцип действия поршневых компрессоров.
По принципу работы и чередованию процессов всасывания и нагнетания поршневые компрессоры ничем не отличаются от поршневых насосов. В поршневых насосах при нагнетательном ходе поршня (ввиду не сжимаемости жидкости) сразу же начинается выталкивание жидкости через нагнетательный клапан, а в поршневом компрессоре при нагнетательном ходе поршня воздух сначала сжимается, и уже затем выталкивается (поршнем) через нагнетательный клапан.
Одноступенчатый компрессор простого действия имеет открытый с одного конца цилиндр, в котором движется поршень 2, приводимый в действие от кривошипного механизма и совершающий возвратно-поступательное движение (рис. 95). В левой крышке размещены всасывающий клапан 3, открывающийся в сторону поршня, и нагнетательный клапан 4У открывающийся в сторону нагнетательного трубопровода
При движении поршня вправо в пространстве между крышкой и поршнем создается разрежение, вследствие чего поднимается и, открывая клапанное отверстие, впускает воздух в цилиндр. Когда поршень достигает крайнего правого положения, клапан под действием пружины опускается на свое седло и закрывает отверстие, в результате чего воздух прекращает поступать в цилиндр. В течение всего периода всасывания отверстие нагнетательного клапана остается закрытым.
При движении поршня влево воздух, находящийся в цилиндре, сжимается до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет величины, достаточной для преодоления сопротивления специально отрегулированной пружины нагнетательного клапана. По достижении этого давления нагнетательный клапан 4 поднимается, и сжатый воздух выталкивается из цилиндра в нагнетательный трубопровод. Заметим, что сжатый воздух, выталкиваемый поршнем из цилиндра, преодолевает, кроме жесткости пружины, и давление воздуха в нагнетательном трубопроводе.
Совокупность описанных выше процессов называется циклом работы компрессора. Полный цикл работы компрессора простого действия происходит, таким образом, за два хода поршня (вперед и обратно), т. е. за один оборот приводного вала.
3. Одноступенчатая паровая турбина (Лаваля).
Вал вместе с насаженным диском и рабочим лопатками составляет важнейшую часть турбины – ротор. Ротор заключен в корпусе турбины (5). Шейки вала лежат в опорных подшипниках.
Пар от начального давления р0 до конечного р2 расширяется водном сопле или группе сопел. Понижение давления сопровождается уменьшением энтальпии и температуры, то есть в соплах срабатывается тепловая энергия, которая превращается в кинетическую энергию паровой струи. В процессе расширения пара в соплах скорость его возрастает от с0 до с1, в каналах рабочих лопаток снижается от с1 до с2. Соответственно кинетическая энергия струи пара, воздействуя на рабочие лопатки, совершает механическую работу вращения вала ротора турбины. Так как турбина активного типа, то весь процесс расширения пара происходит только в неподвижных каналах, а кинетическая энергия превращается в механическую работу на рабочих лопатках без расширения в них.
В паровой турбине Лаваля пар поступает к соплу, приобретает в нем значительную скорость и направляется в рабочие лопатки, расположенные на ободе диска турбины. При повороте струи пара в каналах рабочих лопаток возникают силы, раскручивающие диск и связанный с ним вал турбины. Для получения необходимой мощности на одноступенчатой турбине необходимы очень высокие скорости потока пара. Меняя конфигурацию расширяющегося сопла, удалось получить значительную степень расширения пара и, соответственно, высокую скорость (1200...1500 м/с) истечения пара. Для лучшего использования больших скоростей пара Лаваль разработал такую конструкцию диска, которая выдерживала окружные скорости до 350 м/с, а частота вращения у некоторых турбин достигала 32000 мин-1.
Билет 7
1 Определение общей рабочей точки центробежного насоса и трубопровода
2 Класификация поршневых компрессоров.
В зависимости от способа действия, числа ступеней и т. п. поршневые компрессоры классифицируются следующим образом.
1) По способу действия:
а) простого действия;
б)двойного действия.
2) По расположению оси цилиндра:
а) горизонтальные;
б) вертикальные, обычно производительностью не более 40 мг/мин;
в) со звездным расположением цилиндров, применяемые при небольших производительностях в передвижных установках.
3) По числу ступеней:
а) одноступенчатые;
б) двухступенчатые;
в) многоступенчатые.
4) По числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) двухцилиндровые;
в) многоцилиндровые.
5) По конечному давлению:
а) низкого давления (до 10 атм.)
б) высокого давления (максимальное давление, достигнутое в настоящее время, не превышает 1000 amм).
6) По способу охлаждения:
а) с воздушным охлаждением — мелкие по габаритным размерам;
б) с водяным охлаждением — водяная рубашка и наружное охлаждение в промежуточных холодильниках для многоступенчатых компрессоров.
7) По числу оборотов:
а) тихоходные — не выше 200 об/мин,
б) средней быстроходности — от 200 до 250 об/мин;
в) быстроходные — от 450 до 1000 об/мин.
8) По pony сживаемого газа:
а) воздушные;
б) кислородные;
в) аммиачные и т. п.
9) По установке:
а) стационарные;
б) передвижные
3. Классификация паровых турбин.
Паровая или газовая турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь в механическую энергию вращения вала.
Паровые турбины можно подразделить по следующим признакам:
1По числу ступеней:
а) одноступенчатые;
б) многоступенчатые.
2По движению потока пара:
а) осевые;
б) радиальные.
3По числу корпусов:
а) однокорпусные;
б) двухкорпусные;
в) многокорпусные.
4По принципу парораспределения:
а) дроссельный (свежий пар поступает через один или несколько регулирующих клапанов к соплам турбины параллельно);
б) с сопловым парораспределением, у которых пар поступает через последовательно открывающийся ряд сопел;
в) с обводным парораспределением, у которых кроме подвода свежего пара к соплам первой ступени имеется подвод свежего пара к последующим ступеням в обвод.
5По принципу действия пара:
а) активные;
б) реактивные.
6По характеру теплового процесса:
а) конденсационные турбины с регенерацией. В этих турбинах основной поток пара направляется в конденсатор и так как скрытая теплота парообразования, используемая при производстве пара, теряется, то для снижения этой потери из промежуточных ступеней турбины осуществляется частичный нерегулируемый регенеративный отбор пара;
б) конденсационные турбины с одним или двумя регулируемыми отборами пара из промежуточных ступеней для производственных или отопительных нужд;
в) турбины с противодавлением. Тепло всего количества отработавшего пара используется для производственных или отопительных целей. У таких турбин не будет конденсатора, и давление на выходе из последней ступени будет намного выше, чем конечное давление конденсационных турбин.
7По параметрам свежего пара:
а) среднего давления (р0 = 34,3 бар);
б) повышенного давления (р0 = 88 бар, t0 = 535 0C);
в) высокого давления (р0 =127,5 бар, t0 = 565 0C);
г) сверхкритических параметров (р0 = 235 бар, t0 = 565 0C).
Билет 8
1 Параллельная и последовательная работа центробежных насосов.
Совместная работа нескольких насосов на общую нагнетательную линию применяется в тех случаях, когда требуемые значения V или Н (либо оба) не могут быть обеспечены одним насосом. При необходимости увеличения диапазона производительности насосы включаются на параллельную работу, а для резкого увеличения напора при том же диапазоне производительности (особенно в области малых значений V) они включаются последовательно. Однако при параллельной работе двух одинаковых насосов подача не удваивается, а при их последовательном включении не удваивается напор; оба эти параметра требуют специального определения.
2. Поршневые насосы. Принцип действия и классификация поршневых насосов.
Простейший поршневой насос (рисунок 5.1) состоит из цилиндра всасывающим подводятся две трубы: всасывающая 7, которая соединяет камеру 4 цилиндра с водоемом, и нагнетательная 3. При движении поршня вправо в камере 4 вследствие увеличения ее объема создается разряжение. Поэтому вода, под действием атмосферного давления поднимается по трубе, открывает всасывающий клапан и заполняет левую часть цилиндра. При этом нагнетательный клапан 2 остается закрытым. Цилиндр заполняется водой до тех пор, пока поршень не займет крайнего правого положения. При обратном ходе поршня (влево) в цилиндре создаётся давление и выталкивающий клапан 2 открывается, и вода выталкивается в нагнетательную трубу 3.
При многократном возвратно-поступательном движении поршня вода будет перемещаться по всасывающей трубе через цилиндр насоса в нагнетательную трубу и дальше к месту потребления. Отличительным признаком поршневых насосов является принудительное выталкивание жидкости поршнем в сторону нагнетания.
Поршень насоса приводится в движение от парового, электрического двигателя и двигателя внутреннего сгорания.
Классификация поршневых насосов
В зависимости от конструкции, назначения и условий работы, поршневые насосы могут быть классифицированы следующим образом.
I. По числу подач за один двойной ход поршня насоса (прямой и обратный ход):
а) насосы простого (одинарного) действия; при одном двойном ходе поршня насос один раз всасывает и один раз нагнетает;
б) насосы двойного действия; при ходе поршня влево с левой стороны поршня происходит нагнетание, а с правой всасывание; при ходе поршня вправо — наоборот; таким образом, эти насосы за один двойной ход поршня всасывают и нагнетают два раза (рисунок 5.2);
в) насосы тройного действия, или строенные насосы, которые представляют собой соединенные вместе три насоса простого действия, подающие жидкость в одну нагнетательную трубу;
г) насосы четверного действия, которые состоят из двух насосов двойного действия, имеющих общую всасывающую и общую нагнетательную трубы;
д) дифференциальные насосы (рисунок 5.4 а), которые работают на всасывающей стороне как насосы простого действия, а на нагнетательной стороне как насосы двойного действия.
II. По расположению цилиндров:
а) вертикальные насосы, у которых ось цилиндра расположена в вертикальном положении (рисунок 5.4 б);
б) горизонтальные насосы, у которых ось цилиндра расположена в горизонтальном положении (см. рисунок 5.2).
3. Преобразование энергии в турбинной ступени.
В каналах сопловых лопаток рабочее тело (пар) расширяется от давления перед сопловыми лопатками р0 до давления в зазоре между сопловыми и рабочими лопатками р1. На выходе из сопловых лопаток пар приобретает в процессе расширения скорость с1 (абсолютная скорость), направленной под углом α1 к вектору окружной скорости и1 рабочих лопаток.
Направление потока под углом задается соответственно формой и установкой сопловых лопаток. Рабочие лопатки перемещаются перед соплами с окружной скоростью и. Значение этой скорости зависит от диаметра d, на котором расположены рабочие лопатки и от частоты вращения ротора (число оборотов). U=ПиdnНа входе в рабочие лопатки рабочее тело в относительном движении перемещается с относительной скоростью ω1. Направление входных кромок рабочих лопаток при изготовлении определяется направлением относительной скорости, то есть углом β1. При течении в каналах рабочих лопаток происходит дальнейшее расширение рабочего тела от р1 до р2 за рабочими лопатками, а также поворот потока. За счет поворота потока и расширения рабочего тела на рабочих лопатках создается усилие и, следовательно, крутящий момент на роторе, который и производит работу по преодолению сил сопротивления приводимой машины. За счет поворота потока в каналах рабочих лопаток создается активная часть усилия, а за счет ускорения потока в каналах рабочих лопаток – реактивная часть усилия, действующая на рабочие лопаток. На выходе из рабочих каналов лопаток относительная скорость рабочего тела обозначается как ω2 и определяется кинетической энергией в относительном движении на входе в каналы рабочей решетки и энергией при расширении рабочего тела от давления р1 до р2. Скорости с индексом 2 (ω2, с2, и2) будут составлять треугольник скоростей на выходе из рабочих лопаток.
Билет 9
1 Теоретический рабочий процесс в поршневом компрессоре. Индикаторная диаграмма.
Теоретические основы работы поршневого компрессора
Объемная производительность
Объем всасываемого компрессором пара (в кубических метрах) за единицу времени (час), составляет его объемную производительность. Теоретическая объемная производительность совпадает с объемом, описываемым поршнями компрессора. Действительная объемная производительность. Действительный рабочий процесс компрессора отличается от теоретического главным образом наличием в цилиндре мертвого пространства, гидравлического сопротивления клапанов, подогрева всасываемого пара от стенок цилиндра, неплотности в клапанах и поршневых кольцах, возможности конденсации пара на холодных стенках цилиндра и свойств фреона растворяться в масле при сжатии паров.
Мертвое пространство.
Мертвое пространство поршневого компрессора представляет собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент нахождения его в верхней, мертвой точке. Основной причиной существования мертвого пространства является линейный зазор между днищем поршня и клапанной доской (не менее 0;01 диаметра цилиндра), предназначенной для компенсации удлинения поршня и шатуна при их нагревании, а также возможной неточности, допущенной при изготовлении деталей и сборке компрессора. В мертвое пространство входит также объем углублений и отверстий клапанов и объем кольцевого зазора между стенкой цилиндра и поршнем (до первого кольца).
Индикаторная диаграмма — для различных поршневых механизмов графическая зависимость давления в цилиндре от хода поршня (или в зависимости от объёма, занимаемого газом или жидкостью в цилиндре). Индикаторные диаграммы строятся при исследовании работы поршневых насосов, двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и других механизмов.
Индикаторная диаграмма представляет собой замкнутую линию. По оси абсцисс откладывают величину хода поршня (или объём рабочей среды), а по оси ординат — давление.
По форме индикаторных диаграмм можно судить об исправности механизма, и при отклонении от нормальной формы диаграммы можно определять - в чём именно заключается неисправность. Иными словами, индикаторные диаграммы используют в технической диагностикепоршневых механизмов.
Кроме того, с помощью индикаторных диаграмм можно определять индикаторную мощность и определять КПД механизма
2 Производительность, напор и объемный кпд поршневых насосов.
Производительность или подача, Q, (м³/сек) определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.
Напор Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает, на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли. Напор можно представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей насосом.
Коэффициент полезного действия насоса характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и отражает относительные потери мощности в самом насосе.
Для центробежных насосов КПД насоса ηн – 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности - 0,93 – 0,95.
3 Одноступенчатая паровая турбина (Лаваля).
Вал вместе с насаженным диском и рабочим лопатками составляет важнейшую часть турбины – ротор. Ротор заключен в корпусе турбины (5). Шейки вала лежат в опорных подшипниках.
Пар от начального давления р0 до конечного р2 расширяется водном сопле или группе сопел. Понижение давления сопровождается уменьшением энтальпии и температуры, то есть в соплах срабатывается тепловая энергия, которая превращается в кинетическую энергию паровой струи. В процессе расширения пара в соплах скорость его возрастает от с0 до с1, в каналах рабочих лопаток снижается от с1 до с2. Соответственно кинетическая энергия струи пара, воздействуя на рабочие лопатки, совершает механическую работу вращения вала ротора турбины. Так как турбина активного типа, то весь процесс расширения пара происходит только в неподвижных каналах, а кинетическая энергия превращается в механическую работу на рабочих лопатках без расширения в них.
В паровой турбине Лаваля пар поступает к соплу, приобретает в нем значительную скорость и направляется в рабочие лопатки, расположенные на ободе диска турбины. При повороте струи пара в каналах рабочих лопаток возникают силы, раскручивающие диск и связанный с ним вал турбины. Для получения необходимой мощности на одноступенчатой турбине необходимы очень высокие скорости потока пара. Меняя конфигурацию расширяющегося сопла, удалось получить значительную степень расширения пара и, соответственно, высокую скорость (1200...1500 м/с) истечения пара. Для лучшего использования больших скоростей пара Лаваль разработал такую конструкцию диска, которая выдерживала окружные скорости до 350 м/с, а частота вращения у некоторых турбин достигала 32000 мин-1.
Билет 10
1 Действительный рабочий процесс в поршневом компрессоре. Индикаторная диаграмма.
Учесть все обстоятельства, влияющие на рабочий процесс в поршневом компрессоре, очень трудно, поэтому при изучении действительного рабочего процесса в компрессоре принимаются во внимание лишь основные факторы, в частности, влияние вредного пространства, сопротивления клапанов при всасывании, и нагнетании, теплообмена между компрессором и окружающей средой.
Вредным пространством называется объем между поршнем и крышкой цилиндра, когда поршень находится в крайнем (мертвом) положении. Величина вредного пространства обусловливается наличием в цилиндре компрессора клапанов или золотников, всасывающих и нагнетательных каналов. Эта величина vo составляет 3—8% от объема соответствующего «ходу» поршня.
Вредное пространство уменьшает производительность компрессора, так как сжатый воздух, оставшийся к концу нагнетания во вредном пространстве, при всасывающем ходе поршня расширяется (линия 4—7), а поэтому всасывание начинается лишь тогда, когда давление воздуха во вредном пространстве снизится до р1.
Что касается энергии, затраченной на сжатие воздуха, оставшегося во вредном пространстве, то она возвращается поршню при расширении воздуха во время его всасывающего хода. Под влиянием вредного пространства производительность компрессора уменьшается, но одновременно уменьшается и энергия, затраченная на приведение в действие компрессора (уменьшается площадь индикаторной диаграммы). Для уменьшения влияния вредного пространства (уменьшение производительности) в компрессорах двойного действия применяются два способа выравнивания давления. Если распределение воздуха золотниковое, то выравнивание давления осуществляется посредством особого канала в золотнике; если распределение клапанное и поршень дисковый — посредством углублений в цилиндре.
Индикаторная диаграмма — для различных поршневых механизмов графическая зависимость давления в цилиндре от хода поршня (или в зависимости от объёма, занимаемого газом или жидкостью в цилиндре). Индикаторные диаграммы строятся при исследовании работы поршневых насосов, двигателей внутреннего сгорания, паровых машин и других механизмов.
Индикаторная диаграмма представляет собой замкнутую линию. По оси абсцисс откладывают величину хода поршня (или объём рабочей среды), а по оси ординат — давление.
По форме индикаторных диаграмм можно судить об исправности механизма, и при отклонении от нормальной формы диаграммы можно определять - в чём именно заключается неисправность. Иными словами, индикаторные диаграммы используют в технической диагностикепоршневых механизмов.
Кроме того, с помощью индикаторных диаграмм можно определять индикаторную мощность и определять КПД механизма
2 Водокольцевой вакуум-насос.
Жидкостно-кольцевой насос — разновидность пластинчатых газовых насосов, в которых рабочий объём изменяется за счёт погружения пластин ротора в жидкость. Жидкость прижимается к стенкам рабочего цилиндра за счёт центробежных сил, получая импульс вращения от ротора.
Как правило, используются в качестве вакуумного насоса низкого вакуума 90—95% (80—40 мм рт.ст.). При двухступенчатых моделях возможно довести до 10 мм рт.ст. При замене жидкости (с более высокой точкой кипения) и охлаждении откачиваемого воздуха возможно довести ещё до более высокого вакуума. Рабочей жидкостью чаще всего выступает вода, иногда другие жидкости. Критерий выбора жидкости — давление насыщенных паров. Вода хорошо испаряется, мешая достижению высокого вакуума, поэтому иногда используют машинное масло или другие жидкости. Как правило, используются в качестве вакуумного насоса низкого вакуума 90—95% (80—40 мм рт.ст.). При двухступенчатых моделях возможно довести до 10 мм рт.ст. При замене жидкости (с более высокой точкой кипения) и охлаждении откачиваемого воздуха возможно довести ещё до более высокого вакуума. Рабочей жидкостью чаще всего выступает вода, иногда другие жидкости. Критерий выбора жидкости — давление насыщенных паров. Вода хорошо испаряется, мешая достижению высокого вакуума, поэтому иногда используют машинное масло или другие жидкости. Достоинства такого насоса — низкая чувствительность к загрязнениям, большой моторесурс благодаря отсутствию трущихся уплотнителей, простота конструкции. Недостатки: - потери рабочей жидкости с отходящими газами и необходимость её улавливания и утилизации или рециркуляции; - необходимость пополнять объём жидкости в насосе; - необходимость охлаждения рабочей жидкости с целью снижения давления её паров.
3. Движение жидкости в центробежном насосе. Треугольники скоростей.
Передача электроэнергии по току жидкости с вала центробежной машины осуществляется рабочим колесом с кривыми (иногда профилированными) лопастями. Внутри полость рабочего колеса (межлопастные каналы) образуется двумя дисками (1 и 2) и несколькими (обычно кривыми) лопастями (3) (рисунок 6.9 а).
Диск 1 называется осевым или ведущим, составляет одно целое со ступеней, служащей для жесткой посадки на вал насоса.
Вентиляторы: осевой диск и ступица изготавливается отдельно и жестко соединяется заклепками или сваркой.
Диск 2 называется покрывающим или передним. Он составляет одно целое с лопастями в насосах (изготовление колеса отливкой), а в вентиляционных соединяется с лопастями сваркой или заклепыванием.
Жидкость (газ) поступает в межлопастные каналы, вращающиеся вокруг оси О-О рабочего колеса, под влиянием центробежных сил перемещается к периферии колеса и выбрасывается в канал, окружающий колесо. Работа центробежных сил на пути от входа в межлопастные каналы до выхода из них приводит к электроэнергии потока. Применим к потоку в межлопастные каналах вращающегося рабочего колеса с вертикальной осью и постоянной шириной лопасти уравнение Бернулли, полагая, что потери электроэнергии равны нулю.
Билет 11
1. Классификация центробежных насосов. Типы центробежных насосов.
Центробежные насосы различают:
1. По числу колес:
а) одноколесные; повышение давления в одноступенчатом (одноколесном) насосе достигается увеличением числа оборотов колеса,
б) многоколесные (многоступенчатые) для больших напоров, состоящие из нескольких вращающихся с валом в общем корпусе.
Многоступенчатые насосы имеют относительно более высокий объемный к. п. д., так как в них уменьшается перетекание жидкости с периферии колеса к входу в него через щели между колесами и неподвижными частями насоса. Однако гидравлический к. п. д. у них ниже ввиду значительной потери напора в самом насосе.
2. По создаваемому напору:
а) низконапорные (до 20 м)
б) средненапорные (от 20 до 60 м)
в) высоконапорные (свыше 60 м).
3. По способу подвода воды к колесу:
а) с односторонним подводом (всасыванием) жидкости к колесу (см. рисунок 6.1);
б) с двухсторонним подводом жидкости к колесу; колесо такого насоса представляет как бы сложенные тыльными сторонами два обыкновенных колеса (рисунок 6.4); в этом случае жидкость входит в колесо с двух сторон, благодаря чему увеличивается производительность насоса.
4. По расположению вала насоса:
а) горизонтальные (наиболее распространенные);
б) вертикальные, которые применяются чаще всего для откачивания воды из глубоких колодцев, скважин, куда они опускаются.
5. По способу разъема корпуса:
а) с горизонтальным разъемом корпуса, у которых корпус (см. рисунок 6.4) делится горизонтальной плоскостью на две части — нижнюю и верхнюю (крышку);
б) с вертикальным разъемом корпуса; эти насосы называются секционными, так как корпус состоит из нескольких секций (по числу колес); плоскость деления между двумя соседними секциями перпендикулярна геометрической оси вала; секции стягиваются между собой стяжными болтами (рисунок 6.5).
6. По способу отвода жидкости из рабочего колеса в камеру:
а) спиральные (см. рисунок 6.1 и 6.6), в которых жидкость из рабочего колеса поступает непосредственно в спиральный корпус и далее в нагнетательный трубопровод;
б) турбинные, в которых жидкость из рабочего колеса поступает в спиральный корпус через направляющий аппарат, представляющий неподвижное колесо с лопатками.
7. По способу соединения с двигателем:
а) приводные, соединяемые с двигателем ременной передачей
б) соединяемые непосредственно с двигателем — обычно с электродвигателем 1 или паровой турбиной при помощи упругой муфты 2 (рисунок 6.7).
8. По назначению:
а) водопроводные;
б) канализационные;
в) производственно-технические — для перекачивания нефти, кислот, горячей воды, шахтной воды;
г) землесосы, применяемые при дноуглубительных работах и для намыва плотин;
д) шламовые, применяемые в цементной промышленности.
В зависимости от назначения насосы отличаются друг от друга особенностью конструкции.
Так, например, число лопаток на колесе канализационного насоса или землесоса меньше, чем в насосах, предназначаемых для перекачивания чистых жидкостей.
Применительно к теплоэнергетике все центробежные насосы могут быть разделены на следующие группы:
2 Осевые нагнетатели. Решетка профилей. Треугольники скоростей.
3 Основные характеристики поршневых насосов.
по способу действия — одинарного, двойного, тройного и четверного действия, а также дифференциальные;
по расположению рабочих цилиндров — горизонтальные и вертикальные;
по способу приведения в действие — паровые прямодействующие (поршень насоса и поршень силового цилиндра закреплены на общем штоке), приводные (работают от двигателя через соответствующие передачи и кривошипно-шатунный механизм), ручные.
Поршневые насосы могут различаться также по числу цилиндров.
Основные параметры. Параметрами, характеризующими работу любого поршневого насоса, служат подача Q, напор Н, мощность N, высота всасывания Нвс и полный КПД насоса .
Объем жидкости, подаваемой поршневым насосом за один оборот, определяют, исходя из объема цилиндра , V = FnS
где Fn - площадь поршня; S— ход поршня.
Билет 12
1 Центробежные компрессоры. Конструкция, принцип действия и область применения
Схема действия центробежного компрессора такая же, как у центробежного насоса.
Центробежный компрессор состоит из нескольких центробежных колес, закрепленных на одном валу. Колеса последовательно соединены переходными каналами и расположены в общем кожухе с направляющими аппаратами.
Воздух, всасываемый через фильтр в компрессор, поступает от одного колеса к другому и постепенно сжимается.
Отношение конечного давления воздуха, развиваемого одним колесом, к начальному его давлению называется степенью сжатия.
Компрессоры создают высокие давления, и общая степень сжатия значительна. Поэтому центробежные компрессоры имеют несколько последовательно соединенных колес.. Для увеличения давления на выходе из машины и уменьшения потерь в газопроводе на выходе из каждого колеса устанавливают направляющие аппараты.
Выходя из направляющего аппарата, газ меняет направление под углом 180° и подводится к центру следующего рабочего колеса; из последнего направляющего аппарата поток газа поступает в нагнетательную камеру и далее в газопровод. Полость, через которую поток подводится к следующему рабочему классу, разбита лопатками на каналы и образует неподвижную круговую решетку, которая называется обратным направляющим аппаратом или обратными каналами.
Направляющие аппараты применяются двух видов: безлопаточные и лопаточные.
Безлопаточный направляющий аппарат (рисунок 130, а) устанавливается за колесом и состоит из двух неподвижных кольцевых дисков.
В каналах лопаточного аппарата происходит более интенсивное уменьшение скорости, чем в безлопаточном аппарате, вследствие чего в нем можно преобразовать кинетическую энергию в давление при значительно меньших габаритных размерах аппарата.
Из последнего направляющего аппарата по всей его окружности поток выходит с относительно большой средней скоростью — около 50—60 м/сек — и направляется в спиральный кожух. Во избежание больших потерь напора скорость газа в газопроводах должна быть меньше. Рабочее колесо вместе с направляющим аппаратом и обратными каналами носит название ступени Для уменьшения расхода мощности воздуха (газ) после его последовательного пропускания через несколько ступеней отводят из машины и охлаждают в холодильнике. В некоторых конструкциях компрессоров охлаждение осуществляется водяной рубашкой, представляющей полость в корпусе компрессора, где циркулирует холодная вода
Общий коэффициент полезного действия центробежного компрессора составляет около 0,5.
2. Достоинства и недостатки поршневых насосов.
Поршневые насосы имеют ряд преимуществ и недостатков, которые следует учитывать при выборе насосов.
Достоинство поршневых насосов заключается в том, что они позволяют в случае необходимости подавать небольшие количества жидкости под большим давлением.
Величина напора в таких насосах не зависит от производительности; при одной и той же производительности можно в принципе преодолеть любой напор, если поставить двигатель соответствующей мощности. Однако высокие напоры требуют увеличения прочности деталей машины.
Поршневые насосы допускают пуск в ход без предварительной заливки, что, однако, связано с нагреванием и износом цилиндра насоса, излишним расходом мощности и с появлением в цилиндре насоса температурных напряжений.
Кроме того, плунжерные и дисковые насосы имеют целый ряд особенностей.
Недостатком плунжерных насосов являются большие габаритные размеры по сравнению с дисковыми (при равных величинах подачи воды). Достоинство дисковых насосов заключается в их относительно малых габарите и весе.
Недостаток дисковых насосов состоит в том, что сравнительно сложно обеспечить уплотнение поршня и штока, причем для замены уплотняющих колец или кожаных манжет необходимо разбирать насос.
Цилиндр дискового насоса по мере износа его внутренней поверхности необходимо растачивать, что является дорогостоящей операцией.
В дисковых поршневых насосах возможно просачивание жидкости с одной стороны поршня (нагнетающей) в другую (всасывающую). Поэтому они применяются при сравнительно малом потребном напоре.
Все поршневые насосы имеют целый ряд существенных недостатков.
1. Большие размеры и вес, а также высокая стоимость.
2. В результате возвратно-поступательного движения поршня со штоком расшатывается крепление к фундаменту.
3. Большая площадь, занимаемая насосом и приводом.
4. Детали поршневых насосов (клапаны и др.) быстро изнашиваются.
5. Передача от двигателя усложняет конструкцию оборудования и его обслуживание.
6. Жидкость подается в нагнетательную трубу неравномерно.
3 Центробежные вентиляторы. Классификация, конструкция и область применения.
Центробежные вентиляторы. Классификация, конструкция и область применения.Данный вид вентилятора имеет вращающийся ротор, состоящий из лопаток спиральной формы. Воздух через входное отверстие засасывается во внутрь ротора, где он приобретает вращательное движение и, за счет центробежной силы и специальной формы лопаток, направляется в выходное отверстие специального спирального кожуха (так называемой «улитки», от внешнего сходства). Таким образом, выходной поток воздуха находится под прямым углом к входному. Данный вид вентилятора широко применяется в промышленности.В зависимости от типа, назначения и размеров вентилятора, количество лопаток рабочего колеса бывает различным, а сами лопатки изготавливают загнутыми вперёд или назад.Преимуществами радиальных вентиляторов с лопатками рабочего колеса, загнутыми вперёд, являются меньший диаметр колеса, а соответственно и меньшие размеры самого вентилятора, и более низкая частота вращения, что создаёт меньший шум.
Центробежные (радиальные) вентиляторы подразделяются на вентиляторы высокого, среднего и низкого давления.
Билет13
1. Компрессоры. Классификация. Общие сведения о компрессорах.
Машины для подачи сжатого воздуха при давлении свыше 3 атм. называются компрессорами.
По конструкции и принципу действия различают компрессоры поршневые, центробежные и ротационные. Наибольшее распространение получили поршневые и центробежные компрессоры.
Поршневые компрессоры обычно применяются в тех случаях, когда необходимо обеспечить большое давление при малой производительности, центробежные — когда требуется большая производительность при сравнительно малом давлении. и ротационные — при средних: давлениях.
Поршневые компрессоры отличаются высоким коэффициентом полезного действия, однако они имеют ряд существенных недостатков, свойственных всем машинам с возвратно - поступательным принципом движения: тихий ход, большие габариты, а также большой вес фундаментных масс; чувствительны к загрязнению; имеют быстроизнашивающиеся трущиеся части.
Центробежные компрессоры имеют большие преимущества перед поршневыми:
1) не требуют внутренней смазки, газ не загрязняется маслом, менее опасны в отношении взрыва; смазываемыми частями являются только подшипники, в связи с этим небольшой расход масла;
2) ротор центробежной компрессорной машины вращается с большим числом оборотов;
3) можно непосредственно соединять с быстроходными паровыми турбинами, электродвигателями и газовыми турбинами;
4) компактны, имеют небольшой вес и простую конструкцию, рабочим узлом является ротор машины, что обеспечивает удобство обслуживания;
5) воздух проходит через компрессор в одном направлении и равномерно, благодаря чему в установках с центробежными компрессорами нет необходимости применять ресиверы между отдельными ступенями и после нагнетательной камеры;
6) для установки требуется небольшое помещение машинного зала.
Центробежные компрессоры имеют и некоторые недостатки: трудно получить малую производительность при больших давлениях (малая производительность требует малых оборотов, а при малых оборотах невозможно получить высокое давление) и коэффициент полезного действия центробежного компрессора меньше, чем поршневого.
Классификация. Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.
В машинах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры, основные из них: поршневые, винтовые, роторно-шестерёнчатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.
В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие машины подразделяют на центробежные и осевые.
По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, по роду сжимаемого газа. По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.
По типу приводного двигателя — с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.
По конечному давлению различают:
2 Теоретический и действительный напор центробежных насосов.
Теоретический напор
где
u – окружная скорость,
- угловая скорость,
r – радиус вращения,
c – скорость движения жидкости,
- угол между абсолютным значением скорости жидкости на выходе из рабочего колеса и окружной скоростью,
g – ускорение свободного падения, м / сек2
где = 1800 -
т.е. напор насоса пропорционален квадрату числа оборотов рабочего колеса, т.к.
u = вDв n
Действительный напор
где - гидравлический к.п.д. насоса ( г=0,8 – 0,95),
- коэффициент, учитывающий конечное число лопаток в насосе ( = 0,6 – 0,8).
Производительность центробежного насоса Q соответствует расходу жидкости через каналы между лопатками рабочего колеса.
z) с1r=b2 ( z)вc2r
где
- толщина лопаток,
b1 b2 – ширина рабочего колеса на внутренней и внешней окружностях соответственно,
c1r с2r – радиальные составляющие абсолютных скоростей на входе в колесо и выходе из него (причём, c1r= c1).
3 Степень неравномерности подачи поршневых насосов.
Неравномерность подачи.
Поскольку поршень в цилиндрах движется с непостоянной скоростью (от нуля до максимума), то и вещество в рабочем цилиндре вытесняется в соответствии с движениями поршня.
Поэтому подача простого поршневого насоса неравномерна и прерывиста во времени.
Скорость поступательного движения поршня изменяется пропорционально синусу угла поворота кривошипного вала и графически выражается полусинусоидой.
Для насосов двойного действия характерна пульсирующая подача практически без перерывов во времени.
Трех и более цилиндровые насосы имеют более равномерную подачу за счет смещения во времени фаз работы поршней в цилиндрах.
Коэффициент неравномерности подачи насоса определяется по формуле:
σ = (Pmax - Pmin)/ Pи, где Pи – идеальная подача
У поршневых насосов простого действия σ = π , а насоса двойного действия σ = π/2
Для снижения пульсации применяют воздушные колпаки и гидроаккумуляторы.
Билет 14
1 Коэффициент быстроходности центробежного насоса.
В настоящее время производят огромное количество насосов самых различных типов. Для сравнения различных типов насосных колес в теории центробежных насосов применяют коэффициент быстроходности ns, который позволяет объединять различные колеса в группы по признаку их геометрического подобия. Коэффициент быстроходности определяют по формуле
(1-12)
Обычно применяют следующую классификацию рабочих колес центробежных насосов:
1) тихоходные, ns = 50-100;
2) нормальные, ns = 100-200;
3) быстроходные, ns = 200-350.
2 Место насосов и вентиляторов в тепловой схеме и схеме газовоздушного тракта ТЭС
3 Процесс расширения пара в проточной части турбины в hs-диаграмме.
Расширение раб. Тела в сопловых каналах ступени от сост. Перед ступенью, определенной точкой 0 до точки 1t соответствует теоретич. Процессу течение в соплах, реальные процессы в соплах сопровождается потерями энергии ∆Нс. Которая в виде теплоты вновь возвращается в поток и повышает энтальпию за соплами. Действителное состояние рабочего тела за соплами изображается точкой 1. Действительная скорость истечения з сопел из-за потерь энергии в соплах меньше С1t
С1=φ* С1t
Где φ коэффициент скорости сопел.
Теоретический процесс расширения рабочего тела в рабочих лопатках изображается меньшей от точки 1 до 2t. Разность Н.-Н2t обозначается как Нор и называется располагаемым теплоперепадом рабочей лопатки. Разность Н.-Н2t представляет собой потери энергии в рабочих лопатках ∆Нр. Действительная скорость на выходе из раб. Лопаток будет меньше теоретич. И будет записываться формулой:
W2=φ*ω2t
Если на выходе из раб лопаток обладающ кинетической энергией попадаетв емкую камеру, то эта энергия расходуется
∆Нв.с. наз потерей энергии с выходной скоростью ступени. Соотношение между скоростью и длиной потоков турбины ступени в большей степени зависит от плотной степени реакции-понимают соотнош. Располагаемой теплоперепада раб. Лопаток к сумме располаг. Теплоперепадов сопловой и рабочей лопаток.
Ρ=Но.р./Но
Билет 15
1 Влияние формы лопаток на величину теоретического напора ценробежных насосов
На величину напора, а, следовательно, и на работу центробежного насоса значительное влияние оказывает форма лопастей рабочего колеса, особенно угол наклона их на выходе . Высокие значения КПД можно получить лишь при оптимальном значении этого угла.
В высоко экономичных насосах применяют рабочие колеса с лопатками, загнутыми назад, причем 1530 о. У них динамическая часть напора минимальна, следовательно, минимальны гидравлические потери. Для лопастей, у которых о, Полагая, что поток поступает на колесо без закрутки и принимая равными меридианные составляющие абсолютных скоростей во входном и выходном сечениях , получим, что динамический напор равен половине полного для колеса с радиальными лопатками. Для лопаток, загнутых вперед с увеличением 2 растет абсолютная скорость на выходе из колеса, что должно приводить к росту напора. Однако, при очень больших абсолютных скоростях режим работы насоса становится неустойчивым и КПД насоса уменьшается вследствие возрастания гидравлических сопротивлений. Однако, колеса с большими углами 2 имеют меньшие радиальные размеры или числа оборотов при том же напоре.
В теплоэнергетике широко применяются тепловые машины: паровые, газовые и парогазовые турбины; а также нагнетатели различного назначения: питательные, циркуляционные, конденсатные, баггерные насосы и насосы-дозаторы; дымососы, дутьевые вентиляторы, вентиляторы горячего дутья, компрессоры и т.д..
3 Поршневые компрессоры. Классификация, принцип действия и конструкция.
По принципу работы и чередованию процессов всасывания и нагнетания поршневые компрессоры ничем не отличаются от поршневых насосов. В поршневых насосах при нагнетательном ходе поршня (ввиду не сжимаемости жидкости) сразу же начинается выталкивание жидкости через нагнетательный клапан, а в поршневом компрессоре при нагнетательном ходе поршня воздух сначала сжимается, и уже затем выталкивается (поршнем) через нагнетательный клапан.
Одноступенчатый компрессор простого действия имеет открытый с одного конца цилиндр , в котором движется поршень 2, приводимый в действие от кривошипного механизма и совершающий возвратно-поступательное движение (рис. 95). В левой крышке размещены всасывающий клапан 3, открывающийся в сторону поршня, и нагнетательный клапан 4У открывающийся в сторону нагнетательного трубопровода
При движении поршня вправо в пространстве между крышкой и поршнем создается разрежение, вследствие чего поднимается и, открывая клапанное отверстие, впускает воздух в цилиндр. Когда поршень достигает крайнего правого положения, клапан под действием пружины опускается на свое седло и закрывает отверстие, в результате чего воздух прекращает поступать в цилиндр. В течение всего периода всасывания отверстие нагнетательного клапана остается закрытым.
При движении поршня влево воздух, находящийся в цилиндре, сжимается до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет величины, достаточной для преодоления сопротивления специально отрегулированной пружины нагнетательного клапана. По достижении этого давления нагнетательный клапан 4 поднимается, и сжатый воздух выталкивается из цилиндра в нагнетательный трубопровод. Заметим, что сжатый воздух, выталкиваемый поршнем из цилиндра, преодолевает, кроме жесткости пружины, и давление воздуха в нагнетательном трубопроводе.
Совокупность описанных выше процессов называется циклом работы компрессора. Полный цикл работы компрессора простого действия происходит, таким образом, за два хода поршня (вперед и обратно), т. е. за один оборот приводного вала.
В зависимости от способа действия, числа ступеней и т. п. поршневые компрессоры классифицируются следующим образом.
1) По способу действия:
а) простого действия;
б)двойного действия.
2) По расположению оси цилиндра:
а) горизонтальные;
б) вертикальные, обычно производительностью не более 40 мг/мин;
в) со звездным расположением цилиндров, применяемые при небольших производительностях в передвижных установках.
3) По числу ступеней:
а) одноступенчатые;
б) двухступенчатые;
в) многоступенчатые.
4) По числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) двухцилиндровые;
в) многоцилиндровые.
5) По конечному давлению:
а) низкого давления (до 10 атм.)
б) высокого давления (максимальное давление, достигнутое в настоящее время, не превышает 1000 amм).
6) По способу охлаждения:
а) с воздушным охлаждением — мелкие по габаритным размерам;
б) с водяным охлаждением — водяная рубашка и наружное охлаждение в промежуточных холодильниках для многоступенчатых компрессоров.
7) По числу оборотов:
а) тихоходные — не выше 200 об/мин,
б) средней быстроходности — от 200 до 250 об/мин;
в) быстроходные — от 450 до 1000 об/мин.
8) По pony сживаемого газа:
а) воздушные;
б) кислородные;
в) аммиачные и т. п.
9) По установке:
а) стационарные;
б) передвижные.
Билет 16
1. Классификация нагнетателей.
Нагнетатели для перемещения газов называются – компрессорами, вентиляторами и газодувками.
Вентилятор – машина, перемещающая газовую среду при степени повышения давления до 1,15,. Газодувками обычно называют компрессоры небольших давлений. По развиваемому давлению область применения компрессоров и насосов практически не ограничена, а вентиляторов в соответствии с ГОСТом ограничивается давлением – 15 кПа.
По принципу действия нагнетатели подразделяются на объемные, лопастные (динамические), струйные и пневматические.
Объемные нагнетатели, работающие при поступательном движении рабочего органа – это поршневые, при вращательном – пластинчатые и зубчатые.
Лопастные или динамические нагнетатели, работают при вращательном движении рабочего органа (колеса), - это центробежные, осевые и вихревые. Центробежные насосы так и продолжают называться центробежными, а центробежные вентиляторы называются – радиальными. Давление в объемных нагнетателях повышается за счет непосредственного сжатия жидкости, а в лопастных – при ее закручивании. Центробежные нагнетатели в свою очередь подразделяются на прямоточные, дисковые, смерчевые и диаметральные.
Нагнетатели классифицируются также по целому ряду других признаков в зависимости от:
1. привода: электрический, ручной, пневматический, паровой;
2.вида соединения: одноступенчатые, многоступенчатые, многопоточные (параллельно-ступенчатые);
3.особенности расположения:
-насосы – вертикальные, погруженные (артезианские),
-вентиляторы – крышные;
4.используемые для перемещения нагретых жидкостей – насосы: сетевые, конденсатные, дутьевые вентиляторы и дымососы;
5.для перемещения жидкости с твердыми примесями:
-насосы: фекальные (канализация), баггерные (гидро-золошлакоудаления), песковые, землесосные, шламовые;
-вентиляторы: пылевые, смерчевые, мельничные;
6.для перемещения агрессивных жидкостей:
-насосы – кислотные, бензиновые;
-вентиляторы – защищенные от взрыва, коррозии, и т.д.
В теплоэнергетике широко применяются тепловые машины: паровые, газовые и парогазовые турбины; а также нагнетатели различного го назначения: питательные, циркуляционные, конденсатные, баггерные насосы и насосы-дозаторы; дымососы, дутьевые вентиляторы, вентиляторы горячего дутья, компрессоры и т.д..
Насосы двойного действия имеют два всасывающих и два нагнетательных клапана (см. рисунок 19), расположенных по обе стороны поршня. Следовательно, обе стороны поршня являются рабочими. При движении поршня вправо открывается всасывающий клапан 1 и жидкость попадает в левую полость цилиндра. В то же время клапан 4 также открывается, и жидкость выталкивается из правой полости цилиндра в нагнетательную трубу. При этом клапаны 2 и 6 закрыты под действием давления жидкости. При перемещении поршня влево клапаны 1 и 4 (по той же причине) закрываются, а 2 и 6 открываются: через клапан 6 жидкость всасывается, через клапан 2 — нагнетается. К фланцу 3 привертывается трубопровод. Сальник 5 служит для предупреждения просачивания жидкости. При движении поршня вправо из цилиндра выталкивается жидкость в объеме, м3:
q1=(F-f)S
при ходе поршня влево из цилиндра выталкивается жидкость в объеме
q2=FS м3
где F—площадь поршня, м2\
f—площадь поперечного сечения штока поршня, м2.
За один двойной ход поршня насос подает, м3:
q=q1+q2=FS+(F-f)S=(2F-f)S
Теоретическая производительность насоса за п двойных ходов поршня, м3/сек:
Действительная производительность насоса двойного действия с учетом утечек жидкости будет, м3/сек
Формула показывает, что производительность насоса двойного действия меньше удвоенной производительности насоса простого действия таких же размеров, так как площадь поршня со стороны штока меньше, чем с противоположной стороны.
3. Классификация паровых турбин.
Паровая или газовая турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь в механическую энергию вращения вала.
Паровые турбины можно подразделить по следующим признакам:
1По числу ступеней:
а) одноступенчатые;
б) многоступенчатые.
2По движению потока пара:
а) осевые;
б) радиальные.
3По числу корпусов:
а) однокорпусные;
б) двухкорпусные;
в) многокорпусные.
4По принципу парораспределения:
а) дроссельный (свежий пар поступает через один или несколько регулирующих клапанов к соплам турбины параллельно);
б) с сопловым парораспределением, у которых пар поступает через последовательно открывающийся ряд сопел;
в) с обводным парораспределением, у которых кроме подвода свежего пара к соплам первой ступени имеется подвод свежего пара к последующим ступеням в обвод.
5По принципу действия пара:
а) активные;
б) реактивные.
6По характеру теплового процесса:
а) конденсационные турбины с регенерацией. В этих турбинах основной поток пара направляется в конденсатор и так как скрытая теплота парообразования, используемая при производстве пара, теряется, то для снижения этой потери из промежуточных ступеней турбины осуществляется частичный нерегулируемый регенеративный отбор пара;
б) конденсационные турбины с одним или двумя регулируемыми отборами пара из промежуточных ступеней для производственных или отопительных нужд;
в) турбины с противодавлением. Тепло всего количества отработавшего пара используется для производственных или отопительных целей. У таких турбин не будет конденсатора, и давление на выходе из последней ступени будет намного выше, чем конечное давление конденсационных турбин.
7По параметрам свежего пара:
а) среднего давления (р0 = 34,3 бар);
б) повышенного давления (р0 = 88 бар, t0 = 535 0C);
в) высокого давления (р0 =127,5 бар, t0 = 565 0C);
г) сверхкритических параметров (р0 = 235 бар, t0 = 565 0C).
Билет 17
1. Тягодутьевые вентиляторы ТЭС.
Общее устройство:
Дымосос или тягодутьевой вентилятор представляют собой центробежный вентилятор (одностороннего или двустороннего всасывания). В условном обозначении дымососа ДН, буквы обозначают:- Д - дымосос; - Н - загнутые назад лопатки рабочего колеса;
Назначение:
Дымососы или дутьевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топочные камеры котлоагрегатов тепловых электростанций или крупных промышленных котельных установок или для удаления газообразных продуктов сгорания топлива из котельных агрегатов. Допускается применение вентиляторов в технологических установках различных отраслей народного хозяйства для перемещения чистого воздуха, а также в качестве вентиляторов дымоудаления на газомазутных котлах с уравновешенной тягой.
Конструкция и принцип действия:
Дымосос ДН имеет наплавленные твёрдыми сплавами лопатки для защиты от абразивного действия золы. Может изготавливаться из углеродистой стали, нержавеющей (корозионостойкой) стали (обозначается символами: К или НЖ). Производительность дымососов колеблется от 8 до 700 тыс. м³/ч. (центробежные) до 1 млн. м³/ч (осевые).В состав дымососа входят следующие узлы: рабочее колесо, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и постамент. Рабочие колесо состоит из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из листовых загнутых назад лопаток, расположенных между основным и коническим покрывающими дисками. Рабочее колесо - правого и левого направления вращения и состоят из крыльчатки сварной конструкции и ступицы.. Для создания необходимой жесткости торцевые стенки улиток усиливаются оребрением из полос. Лопатки и покрывающий диск - штампованные. Тягодутьевые машины по схеме 3 и 5 имеют разъемный подшипниковый узел, что повышает ремонтопригодность: замена подшипников в корпусе возможна без съема рабочего колеса. В дымососах по схеме 3 и 5 со стороны рабочего колеса установлен подшипник большего типоразмера, что повышает надежность тягодутьевых машин. В дымососах по схеме 3 и 5 с № 9 при необходимости имеется возможность установки змеевика охлаждения.
2. Поршневые насосы тройного действия.
По числу подач за один двойной ход поршня насоса (прямой и обратный ход) насосы делятся на:
а) насосы простого (одинарного) действия; при одном двойном ходе поршня насос один раз всасывает и один раз нагнетает;
б) насосы двойного действия; при ходе поршня влево с левой стороны поршня происходит нагнетание, а с правой всасывание; при ходе поршня вправо — наоборот;
в) насосы тройного действия, или строенные насосы, которые представляют собой соединенные вместе три насоса простого действия, подающие жидкость в одну нагнетательную трубу;
г) насосы четверного действия, которые состоят из двух насосов двойного действия, имеющих общую всасывающую и общую нагнетательную трубы;
д) дифференциальные насосы, которые работают на всасывающей стороне как насосы простого действия, а на нагнетательной стороне как насосы двойного действия.
Насос тройного действия (строенный насос) представляет собой три насоса простого действия, приводимые в движение от общего
коленчатого вала Кривошипы смещены друг относительно друга на 120°. Такие насосы имеют общую всасывающую и общую нагнетательную
Благодаря такому расположению кривошипов в любой момент один из трех насосов (цилиндров) всасывает, а другой — нагнетает жидкость. Этим достигается большая равномерность подачи, чем в насосе двойного действия, а следовательно, и большая равномерность нагрузки на двигатель. Поэтому маховик насоса тройного действия имеет размеры меньшие, чем у насосов двойного действия.
Производительность насоса тройного действия равна утроенной производительности одного из трех совместно работающих насосов простого действия.
3 Маркировка паровых турбин.
Для обозначения типов турбин ГОСТ предусматривает специальную маркировку, состоящую из буквенной и числовой частей. Буквенная часть указывает тип турбины, следующее за ней число — номинальную мощность турбины в мегаваттах. Если необходимо указать и максимальную мощность турбины, то ее значение приводят через косую черту. Следующее число указывает номинальное давление пара перед турбиной в МПа: для теплофикационных турбин далее через косую черту указывают давление в отборах или противодавление в МПа. Наконец, последняя цифра, если она имеется, указывает номер модификации турбины, принятый на заводе-изготовителе.
1. Буквенные обозначения:
К - конденсационная;
Т – конденсационная с теплофикационным регулируемым отбором пара;
ПТ – конденсационная с двумя регулируемыми отборами пара: производственным и теплофикационным;
Р – турбина противодавлением без регулируемых отборов пара;
ПР – турбина с противодавлением и производственным регулируемым отбором пара.
Первое число – мощность турбины в МВт.
Второе число – номинальное давление свежего пара в барах.
Через дробь после давления свежего пара может записываться давление регулируемых отборов, противодавление.
Билет 18
1. Области применения и принципиальные схемы основных видов нагнетателей.
Поршневые. В цилиндрическом корпусе плотно размещается поршень, при движении которого в одну сторону жидкость через клапан засасывается, а при движении обратно через другой клапан нагнетается.
Достоинством поршневых нагнетателей является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость производительности от противодавления. Недостатки — громоздкость и затруднительность непосредственного соединения с электродвигателем, сложность регулирования, неравномерность подачи из-за наличия клапанов. Поршневые нагнетатели используются в качестве насосов и компрессоров.
Пластинчатые или шиберные. В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор с выскальзывающими при вращении под действием пружин или возникающих центробежных сил из пазов пластин, которые, прижимаясь к внутренней поверхности корпуса, вытесняют жидкость через нагнетательный патрубок, одновременно производя засасывание через другой патрубок. Обратное перетекание жидкости предотвращается ввиду минимального зазора между корпусом и расположенным в нем ротором.
К недостаткам следует отнести сравнительно низкий КПД ввиду потерь через торцевые зазоры и трения пластин, которые быстро изнашиваются и при загрязнении жидкости твердыми примесями могут заклиниваться.
Зубчатые или шестеренные. В открытом с двух сторон плоском корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания, не пропуская ее обратно через сцепление зубьев.
Эти нагнетатели конструктивно достаточно просты, компактны, нет клапанов, но имеют малую производительность и недостаточно высокий КПД ввиду потерь через торцевые зазоры и трения в сцеплении шестерен. Они используются преимущественно в качестве насосов, причем особенно успешно для перекачки таких вязких жидкостей, как масло. В двузубчатом исполнении они используются и в качестве компрессоров.
Вихревые. В цилиндрическом корпусе с присоединенными по касательной двумя патрубками располагается ротор с радиально выступающими лопастями. Между концами лопастей и внутренней поверхностью корпуса образуется кольцеобразная полость, перекрываемая между патрубками перемычкой. При вращении ротора поступающая через один из патрубков жидкость увлекается и переносится по окружности к другому патрубку, сжимаясь при этом ввиду неоднократного перетекания из полости на лопасти и обратно. У этих нагнетателей невысокий КПД, но они реверсивны и создают значительные давления при ограниченных подачах.
Осевые. В цилиндрическом корпусе (обечайке) но его оси располагается с минимальным зазором рабочее колесо в виде втулки с радиальными профилированными лопастями, при вращении которого образуется перемещение жидкости в направлении оси вращения. Они развивают небольшие давления, но имеют высокий КПД, реверсивны и используются в качестве насосов и вентиляторов, а для газов при многоступенчатом соединении и в качестве компрессоров.
Центробежные.В спиральном корпусе располагается рабочее лопастное колесо, при вращении которого поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под воздействием возникающей центробежной силы поступает в корпус, собирается им и выпускается в радиальном по отношению к оси вращения направлении.
Центробежные нагнетатели имеют высокий KПД, достаточно просты в конструктивном отношении, их удобно соединять с электродвигателями и легко регулировать, так как подача зависит от противодавления.
Они широко используются в качестве насосов и вентиляторов, а при многоступенчатом соединении и в качестве компрессоров.
2 Ротационные компрессоры. Принцип действия и производительность.
В ротационных машинах сжатие газа осуществляется в камерах с периодически уменьшающимся объемом, т.е. принцип действия такой же как у поршневых машин. Разница состоит в том, что в ротационных машинах вместо поршня, имеющего возвратно-поступательное движение, сжатие осуществляется в специальных камерах, образованных пластинами ротора, двигающимися все время в одном направлении.
Устройство ротационной машины видно из рис. 3.17. Внутри чугунного корпуса 1, имеющего внутри цилиндрическую расточку, помещен ротор 2 с пазами, в которых свободно ходят пластины 3. Ось ротора смещена относительно оси цилиндрического отверстия корпуса 1. Ротор вращается в направлении, указанном на рисунке стрелкой.
Рис. 3.17. Ротационный компрессор
Газ, поступающий в компрессор через всасывающий патрубок, отсекается пластинами при вращении ротора в тот момент, когда происходит соприкосновение камеры с краем цилиндрической расточки корпуса (точка а). По мере поворота ротора расстояние между ним и корпусом, а следовательно, и объем камеры сжатия уменьшаются. Пластины при этом утапливаются в пазы ротора. Сжатие происходит до тех пор, пока пластина не дойдет до окна имеющегося в цилиндрической части корпуса со стороны камеры нагнетания (точка б). Затем газ поступает в напорный патрубок (линия бс). От точки с до точки d происходит расширение газа оставшегося в «мертвом» пространстве.
Благодаря большой скорости вращения пластины под воздействием центробежной силы всегда прижаты к цилиндрической расточке корпуса, а в момент прохождения над окнами удерживается специально предусмотренными направлениями.
Ротационные компрессоры строят одно- и двухступенчатыми. Они имеют производительность от 0,083 до 1,1 м3/с и развивают давление одноступенчатые 0,4 МПа, двухступенчатые до 1 Мпа.
При вращении вала в противоположную сторону ротационный компрессор может работать как вакуумная машина.
Особенность ротационного компрессора заключается в следующем. Степень сжатия ротационного компрессора не зависит от давления в нагнетательном трубопроводе, а зависит от геометрических размеров компрессора. Если компрессор рассчитан на давление нагнетания 0,4 Мпа, то при давлении нагнетания, равном 0,2 Мпа, он будет потреблять такую же мощность, как и в первом случае что и при 0,4 МПа. Происходит это из-за того, что изменение объема камеры сжатия в процессе перемещения ее от всасывающего окна к нагнетательному в ротационном компрессоре зависит только от геометрии компрессора и, следовательно, в машине, рассчитанной на 0,4 Мпа, газ будет сжиматься на ту же величину и при меньшем давлении нагнетания. В тот момент, когда камера сжатия будет сообщена с нагнетательными патрубками, газ расширится до давления в этом патрубке и работа, затраченная на излишнее сжатие, пропадет без пользы.
Для того чтобы избавится от этого недостатка, на цилиндрической части корпуса предусматривают нагнетательные клапаны.
Регулирование производительности ротационных компрессоров достигается либо изменением числа оборотов ротора, либо дросселированием на всасывании. Машины, имеющие нагнетательные клапаны переводят на холостой ход, соединяя нагнетательный патрубок со всасывающим.
По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные имеют ряд преимуществ:
Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие недостатки:
3 Многоступенчатая турбина Парсона реактивного типа.
Парсонс создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными (рабочими) лопатками. Паровая турбина оказалась очень удобным двигателем для привода ротативных механизмов (генераторы электрического тока, насосы, воздуходувки) и судовых винтов; она была более быстроходной, компактной, легкой, экономичной и уравновешенной, чем поршневая паровая машина. Свежий пар к лопаткам турбины поступает из кольцевой камеры для свежего пара 6. В неподвижной части корпуса и на подвижной части (ротора барабана) закреплены направляющие и рабочие лопатки, образующие каналы для прохода пара. Пар из кольцевой камеры, протекая через межлопаточные каналы, поступает в выпускной патрубок и далее в конденсатор. По пути движения пар постепенно расширяется от давления р0 до р2. Это сопровождается понижением теплосодержания, так как турбина реактивного типа, то понижение происходит как в неподвижных каналах, так и в подвижных (рабочих) каналах.
Билет 19
1 Подача и напор объемных и динамических машин.
Подача и напор машин для перемещения жидкости или газа определяются в основном конструкцией машин и скоростью движения ее рабочих органов, но зависят также и от гидравлических свойств систем, в которые машины включены.
Поршневые и роторные машины конструктивно приспособлены для создания высоких напоров; подача их, определяемая размерами их рабочих органов, может быть очень малой. Это машины малых подач и высоких напоров.
Лопастные центробежные машины, как будет показано ниже, перекрывают область значительных подач при широком диапазоне развиваемых напоров.
Машинами, развивающими малые напоры и наибольшие подачи, являются осевые.
Вихревые машины занимают промежуточную область между центробежными и поршневыми.
Полный коэффициент полезного действия.
;
Мощность двигателя должна быть взята с запасом на случай неучтенной перегрузки.
где: К – коэффициент запаса мощности, принимается в зависимости от мощности электродвигателя, К =1,05÷1,4. Чем меньше мощность, тем больше К.
3 Маркировка паровых турбин.
Для обозначения типов турбин ГОСТ предусматривает специальную маркировку, состоящую из буквенной и числовой частей. Буквенная часть указывает тип турбины, следующее за ней число — номинальную мощность турбины в мегаваттах. Если необходимо указать и максимальную мощность турбины, то ее значение приводят через косую черту. Следующее число указывает номинальное давление пара перед турбиной в МПа: для теплофикационных турбин далее через косую черту указывают давление в отборах или противодавление в МПа. Наконец, последняя цифра, если она имеется, указывает номер модификации турбины, принятый на заводе-изготовителе.
1. Буквенные обозначения:
К - конденсационная;
Т – конденсационная с теплофикационным регулируемым отбором пара;
ПТ – конденсационная с двумя регулируемыми отборами пара: производственным и теплофикационным;
Р – турбина противодавлением без регулируемых отборов пара;
ПР – турбина с противодавлением и производственным регулируемым отбором пара.
Первое число – мощность турбины в МВт.
Второе число – номинальное давление свежего пара в барах.
Через дробь после давления свежего пара может записываться давление регулируемых отборов, противодавление.
Билет 20
1 Вакуум-насосы. Общие сведения о вакуум-насосах.
Вакуумный насос — устройство, служащее для удаления (откачки) газов или паров до определённого уровня давления. Принцип работы:
Объёмные насосы осуществляют откачку за счёт периодического изменения объёма рабочей камеры. В основном они используются для получения предварительного разрежения.К ним относятся поршневые, жидкостно-кольцевые, ротационные (вращательные). Наибольшее распространение в вакуумной технике получили вращательные насосы.
К высоковакуумным механическим насосам относятся: пароструйные насосы (парортутные и паромасляные), турбомолекулярные насосы. Молекулярные насосы осуществляют откачку за счёт передачи молекулам газа количества движения от твёрдой, жидкой или парообразной быстродвижущейся поверхности. К ним относятся водоструйные, эжекторные, диффузионные молекулярные насосы с одинаковым направлением движения откачивающей поверхности и молекул газа и турбомолекулярные насосы с взаимно перпендикулярным движением твёрдых поверхностей и откачиваемого газа.
Классификация: Вакуумные насосы по назначению подразделяются на сверхвысоковакуумные, высоковакуумные, средневакуумные и низковакуумные, а в зависимости от принципа действия — на механические и физико-химические. Условно весь диапазон давлений для реальных размеров вакуумных приборов может быть разделён на поддиапазоны следующим образом:[5]
Давление 105…102 Па (103…100 мм рт.ст.)
Давление 102…10−1 Па (100…10−3 мм рт.ст.)
Давление 10−1…10−5 Па (10−3…10−7 мм рт.ст.)
Давление 10−5 Па и ниже (10−7…10−11 мм рт.ст.)
2 Принцип действия и конструкция центробежных насосов.
В настоящее время наибольшее распространение получили центробежные насосы ввиду простоты конструкции и удобства их эксплуатации.
Главными частями центробежного насоса являются рабочее колесо 1 с изогнутыми лопатками 2, посаженное на валу, и неподвижный корпус 3 спиральной формы, изолирующий колесо от внешней среды. Корпус насоса имеет патрубок 4 для присоединения к всасывающему трубопроводу 5 и патрубок 6 для присоединения к нагнетательному трубопроводу 7. Отверстия в корпусе, через которые пропускается вал колеса, снабжаются сальниками 8. Уплотнение (лабиринтное) устраивается между всасывающим патрубком корпуса и колесом во избежание циркуляции жидкости внутри насоса. В отличие от поршневого насоса, который может быть пущен в ход без заливки, центробежный насос и всасывающая труба перед пуском обязательно должны быть залиты водой.
Назначение этого аппарата — направлять жидкость из рабочего колеса в спиральную камеру.
Для уменьшения гидравлических потерь скорость движения жидкости в трубопроводе ограничена. Если же скорость при выходе из спиральной камеры больше скорости в нагнетательном патрубке, то нагнетательный патрубок на корпусе насоса выполняется расходящимся. В таком патрубке вследствие увеличения сечения уменьшается скорость, давление увеличивается, и здесь происходит дальнейшее (после корпуса) превращение кинетической энергии движения в потенциальную энергию давления.
3.Активность и реактивность турбины ступеней.
В активной П. т. свежий пар поступает в сопло и расширяется в нём ; при этом скорость пара возрастает , с к-рой поток пара и входит на рабочие лопатки. Поток пара, оказывая давление на лопатки вследствие изменения направления в криволинейных междулопаточных каналах, заставляет диск и вал вращаться. У существующих активных турбин сечения междулопаточных каналов выполняют несколько возрастающими по ходу пара для сохранения равенства давлений на входе и выходе, т. к. энтальпия пара при его протекании между лопатками увеличивается из-за трения и ударов о кромки лопаток. Однако в различных местах криволинейного канала давления неодинаковы: именно разность давлений на вогнутую и выпуклую сторону каждой лопатки создаёт момент, заставляющий ротор вращаться. Т. о., в активной турбине падение давления пара происходит в сопле (или нескольких соплах), а давление пара при входе на лопатки и выходе с них одинаково.
Характерной особенностью реактивных П. т. является то, что расширение пара происходит у них в каналах неподвижных и подвижных лопаточных венцов, т.е. как в соплах, так и на рабочих лопатках. Венцы рабочих лопаток реактивной П. т. устанавливают в пазах ротора барабанного типа. В промежутках между ними размещают венцы неподвижных направляющих лопаток, закреплённых в корпусе турбины и образующих сопловые каналы. Профили подвижных и неподвижных лопаток обычно одинаковы