Нагнетатели и тепловые двигатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Место и роль нагнетателей и тепловых двигателей в системах теплоэнергоснабжения промышленных предприятий

Наибольшее распространение в народном хозяйстве получили лопастные насосы. Создаваемый ими напор может превышать 3500 м, а подача -- 100 000 м3/ч в одном агрегате. В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации применяются центробежные насосы. В последнее время в связи с ростом мощности паровых турбин в конденсационных установках иногда применяют осевые насосы. Центробежные и струйные насосы применяются на ТЭС в системах гидрозолоудаления.

Струйные насосы используются для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин. Из объемных насосов в теплоэнергетике применяют поршневые насосы для питания паровых котлов малой паропроизводительности. Роторные насосы употребляются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин. На ТЭС поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котлов с целью их очистки от летучих золы и сажи и снабжения сжатым воздухом пневматического ремонтного инструмента.

2. Классификация нагнетателей

Схема принцип действия динамических нагнетателей

Рис. 1 - подвод;2 - корпус;3 - рабочее колесо;4 - сальник;5 - вал;6 - диффузор отвода;7 - ведущее колесо

При вращении рабочего колеса в центральной части его образуется пониженное давление, вследствие чего жидкость из приемного трубопровода непрерывно поступает в насос через подвод 1, выполненный в виде конического патрубка (конфузора) с прямолинейной осью.

Лопасти рабочего колеса оказывают силовое воздействие на поток жидкости и передают ей механическую энергию. Повышение давления жидкости в колесе создается в основном под действием центробежных сил.

Обтекая лопасти, жидкость движется в радиальном направлении от центра колеса к его периферии. Здесь жидкость выбрасывается в спиральный отводящий канал и направляется в диффузорный выходной патрубок, где скорость его снижается и кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию давления.

3.Газодинамические основы расчета турбомашин

Исходными данными для проведения газодинамических расчетов отсеков газовой турбины являются: атмосферные условия работы ГТУ (Ра);номинальные частоты вращения роторов турбокомпрессора, силовой турбины п, об/мин; эффективная мощность турбины Nе, МВт; полная начальная температура рабочего тела перед турбиной T0*, К. Целью расчета является определение площадей проходных сечений лопаточных венцов всех ступеней, геометрических характеристик сопловых и рабочих лопаток вдоль радиуса, КПД и мощности турбины.

4. Применения нагнетателей и тепловых двигателей в системах теплоэнергоснабжения в с/х и промышленных предприятий

Радиальные вентиляторы со спиральным корпусом применяются в системах вентиляции и кондиционирования воздуха зданий, и транспортных средств, пневмотранспорта, дымоудаления. В теплоэнергетике - для подачи воздуха в топки тепловых генераторов (дутьевые вентиляторы), для отсасывания дымовых газов (дымососы), для подачи в топки угольной пыли в качестве топлива (мельничные вентиляторы). Малогабаритные радиальные и осевые вентиляторы применяются для создания микроклимата в ограниченном пространстве охлаждения аппаратуры, электродвигателей и т. д. Малогабаритные осевые вентиляторы используются также в быту. Осевые вентиляторы большой производительности применяются для проветривания шахт, рудников, вентиляции метрополитенов и тепловых электростанций, в вентиляторных градирнях и т. д. Диаметральные вентиляторы применяются в качестве встроенных в оборудование (кондиционеры и т.д.). Другие типы вентиляторов серийно не выпускаются. Центробежные насосынаиболее распространены в системах отопления, тепло-водоснабжения, в теплоэнергетических установках для питания котлоагрегатов, для подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды и циркуляционной воды в конденсаторы турбин, в системах гидрозолоудаления.

Поршневые насосыв настоящее время применяются редко. Роторные насосы применяются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин. Вихревые насосы применяют в химической промышленности для подачи химически агрессивных сред, а также в качестве вакуум-насосов и для перекачки сжиженных газов. Струйные нагнетатели применяются в теплофикационных установках - на вводах теплосети в здания (элеваторы), в системах вентиляции взрывопожароопасных помещений (эжекторы), в системах пневмогидротранспорта и т.д. Эрлифты применяются в промышленности для подачи агрессивных жидкостей на небольшую высоту, для подъема воды из буровых скважин для хозяйственного водоснабжения и т.д. Различные типы компрессоров(центробежные, осевые, роторные, поршневые) применяются для получения сжатого воздуха в технологических целях, для работы пневмоинструмента, для транспортировки газа по газопроводам, в холодильных машинах.

5. Схема и принцип действия объемных нагнетателей

Характерным признаком объемного нагнетателя является наличие одной или нескольких рабочих камер, объемы которых при работе нагнетателя периодически изменяются. В объемном нагнетателе подвижные рабочие органы-вытеснители (поршень, плунжер, пластина и т.д.) замыкают определенную порцию жидкости в рабочей камере и вытесняют ее сначала в камеру нагнетания, а затем в напорный трубопровод. В объемном нагнетателе сообщают жидкости главным образом потенциальную энергию, а в лопастном - кинетическую. Объемные нагнетатели разделяют на две группы: поршневые (клапанные) и роторные (бесклапанные). Подача объемного нагнетателя пропорциональна его размерам и скорости движения вытеснителей жидкости. Давление объемных нагнетателей почти не связано ни с подачей, ни со скоростью движения вытеснителей жидкости. Необходимое давление в системе определяется полезной внешней нагрузкой и гидравлическим сопротивлением системы.

Принцип их действия рассмотрим на примере конструкции, изображенной на рис. 1.1. В цилиндре (1) перемещается поршень (2). При его движении вверх под ним образуется разрежение (рис. 1.1, а), и жидкость из всасывающей трубы (3) через клапан (4) поступает в цилиндр. При обратном ходе поршня (рис. 1.1, б) под ним образуется повышенное давление, клапан (4) закрывается, клапан (6) открывается, и жидкость поступает в нагнетательный трубопровод (5). В некоторых конструкциях (рис. 1.1, в) предусматривается отверстие, снабженное клапаном (6), встроенным в поршне. В этом случае движение под поршнем и над ним направленно снизу вверх.

+

6. Мертвое пространство и его влияния на производительность поршневого компрессора

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). В быстроходных компрессорах объем мертвого пространства составляет от 3 до 5% объема цилиндра. В современных малых герметичных компрессорах объем мертвого пространства снижен до 2%. Расширение паров, остающихся в мертвом пространстве цилиндра, уменьшает объем всасывания, а следовательно, и производительность компрессора. Чем больше объем мертвого пространства, тем значительнее снижение действительной производительности компрессора. Поэтому мертвое пространство называют иногда «вредным» пространством.

7. Основы кинематики КШМ поршневых насосов и компрессоров

При изучении кинематики КШМ предполагают, что коленчатый вал двигателя вращается с постоянной угловой скоростью щ, отсутствуют зазоры в сопряженных деталях, и механизм рассматривают с одной степенью свободы. В действительности из-за неравномерности крутящего момента двигателя угловая скорость переменна. Поэтому при рассмотрении специальных вопросов динамики, в частности крутильных колебаний системы коленчатого вала, необходимо учитывать изменение угловой скорости. Независимой переменной принимают угол поворота кривошипа коленчатого вала ц. При кинематическом анализе устанавливают законы движения звеньев КШМ, и в первую очередь поршня и шатуна. Для определения зависимостей кинематики КШМ введем следующие обозначения:

l - длина шатуна;

r - радиус кривошипа;

л - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна. Для современных автомобильных и тракторных двигателей величина л = 0.25-0.31. Для высокооборотных двигателей с целью уменьшения сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс применяют более длинные шатуны, чем для малооборотных. в - угол между осями шатуна и цилиндра, величина которого определяется по следующей зависимости: Наибольшие углы в для современных автомобильных и тракторных двигателей составляют 12-18°.

8.Основы динамики КШМ поршневых насосов и компрессоров

Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма заключается в определении суммарных сил и моментов, возникающих от давления газов и сил инерции. По этим силам рассчитывают основные детали на прочность и износ, а также определяют неравномерность крутящего момента и степень неравномерности хода двигателя. Во время работы на детали кривошипно-шатунного механизма действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, центробежные силы, давление на поршень со стороны картера (приблизительно равное атмосферному давлению) и силы тяжести (не учитывают).

9.Основные показатели работы поршневых насосов и компрессоров

поршневой насос газодинамический

Компрессоры проектируются и выпускаются с определенными показателями (характеристиками) работы, которые должны удовлетворять условиям их применения. К ним относятся:

- производительность компрессора Q, м3/с;

- развиваемое давление рн, Па;

- потребляемая мощность N, кВт;

- коэффициент полезного действия з, %;

- степень сжатия е= рн/рв;

- температура компримирования t, 0С.

10.Применение законов термодинамики к описанию процессов в нагнетателе

Основные расчетные соотношения, описывающие рабочие процессы в нагнетателях, базируются на первом начале термодинамике для потока рабочего тела и уравнении распределения потенциальной работы (работы по перемещению сплошных масс, паров, жидкостей, газов) из области одного давления в область другого давления. Все уравнения приводятся для 1 кг рабочего тела. Первое начало термодинамики:

(1)

Работа нагнетателя представляет собой потенциальную работу - работу по перемещению сплошных масс из области одного давления в область другого давления. Для адиабатного процесса;

(2)

и разность энтальпий (2а)

Величина показателя политропы представляет собой соотношение работ

Для адиабатного процесса уравнение аналогично, только вместо показателя политропы в уравнение работ входит показатель адиабаты n=k.

Для изотермического процесса уравнение имеет вид:

поршневой насос газодинамический

Размещено на Allbest.ru