Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Февраля 2013 в 11:28, контрольная работа
Работа содержит задачи и ответы на вопросы для экзамена (или зачета) по дисциплине "Строительство"
Пластинчатый нагнетатель (рис. 2.12), как и зубчатый, относится к группе роторных машин. Он состоит из цилиндрического корпуса, в котором эксцентрично расположен массивный ротор с радиальными продольными пазами, где свободно размещены пластины, выполненные из материала, хорошо сопротивляющегося истиранию. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил выходят из пазов, прижимаются к внутренней поверхности корпуса, захватывают на стороне всасывания жидкость и перемешают ее к нагнетательному трубопроводу, т. е. пластины как бы выполняют роль поршня.
К достоинствам нагнетателя относятся высокая равномерность подачи, возможность непосредственного соединения с электродвигателем, отсутствие клапанов, реверсивность, независимость подачи от противодавления сети. К недостаткам следует отнести повышенную чувствительность к качеству перемещаемой жидкости (наличию в ней механических примесей), быстрый износ кромок пластин, довольно низкий КПД — 50 % (из-за перетекания жидкости через зазоры между кромками пластин и стенками корпуса).
В струйных нагнетателях смешение двух жидких или газообразных сред происходит под воздействием давления, создаваемого другими нагнетателями (например, насосами или вентиляторами). Движение перемещаемой жидкости обеспечивается струей рабочей жидкости.
Известны две конструктивные схемы струйных аппаратов. В аппаратах, выполненных по первой схеме
' Рис. 2.14. Схема эжектора
Рис. 2.13. Схема водоструй- / — сопло; 2— камера смешения; 3 —
ного нагнетателя диффузор
/ — сопло; 2 — камера смешения; 3— диффузор
.'(рис. 2.13), подмешиваемый поток поступает под углом 90° к оси аппарата. Вследствие больших потерь на удар при смешивании потоков КПД этих аппаратов очень низок и не превышает 25%. В аппаратах, выполненных по второй схеме (рис. 2.14), подмешиваемый поток подводится вдоль оси аппарата. При этом, как доказал проф. П. Н. Каменев, их КПД может быть доведен до 43,5%.
Любой струйный аппарат состоит из сопла, куда подается рабочая жидкость (вода, газ, пар), камеры смешения, где смешиваются рабочая и подсасываемая жидкости, и диффузора, в котором осуществляется преобразование кинетической энергии в потенциальную, т. е. создается давление.
Работает струйный аппарат следующим образом. Рабочая жидкость выходит из сопла с большой скоростью в виде струи, несущей большой запас кинетической энергии. Активная рабочая струя захватывает окружающую жидкость и передает ей часть своей энергии. Образовавшийся смешанный поток движется в проточной части аппарата. В камере смешения в результате обмена импульсами происходит выравнивание поли скоростей потока и за счет высвобождающейся кинетической энергии растет его статическое давление. Затем поток поступает в диффузор, где вследствие уменьшения скорости и, следовательно, динамического давления потока происходит увеличение статического давления.
К достоинствам струйных аппаратов следует отнести простоту конструкции и отсутствие подвижных элементов; к недостаткам — очень низкий КПД.
В пневматических нагнетателях (подъемниках) для подъема жидкости используется сжатый воздух или технический газ. Идея подъема жидкости сжатым воздухом возникла в конце 18 в., но только спустя столетие нашла практическое применение для подъема воды и нефти из скважин. Аппарат, в котором воплотилась эта идея, получил название газлифт (эрлифт). Теория газлифта, правильно объясняющая его действие увлечением жидкости всплывающими пузырьками воздуха, была разработана лишь в 1941 г. Н. М. Герсевановым. Существует три типа газлифтов (рис. 2.15): I — с двумя трубами: газовой и для подъема жидкости (жидкостной); II:— с одной газовой и III — с одной жидкост-
ной трубой, установленной в обсадной трубе и опущенной в скважину. В газлифте I и II типов сжатый воздух (или газ) под давлением нагнетается в скважину по газовой трубе, а в газлифте III типа воздух нагнетается в кольцевое пространство между обсадной и жидкостной трубами. В жидкостных трубах образуется смесь жидкости и воздуха (или газа)—эмульсия. Пузырьки воздуха (или газа) устремляются вверх, увлекая с собой жидкость. Достигнув верха труб, эмульсия изливается. Пузырьки воздуха (или газа) по мере движения вверх увеличиваются в объеме вследствие уменьшения в них давления, при этом возрастает скорость подъема эмульсии. При подъеме пузырьков часть жидкости не увлекается ими и падает вниз. Чем меньше скорость подъема эмульсии, тем больше утечка жидкости.
Области применения различных нагнетателей
Нагнетатели различных типов находят широкое применение в системах вентиляции и кондиционирования воздуха гражданских, общественных и промышленных зданий, в системах тепло-, газо- и водоснабжения, в различных теплоэнергетических установках, в химической, добывающей, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.
Наибольшее применение получили радиальные (центробежные) нагнетатели со спиральным кожухом общего и специального назначения. Используемые в качестве насосов, они создают напор 3500 м и более и имеют подачу 100 000 м3/ч в одном агрегате; при использовании в качестве вентиляторов их подача достигает 1000000 м3/ч в одном агрегате.
В системах теплоснабжения центробежные насосы применяют для подачи сетевой воды.
В теплоэнергетических установках (рис. 2.17) центробежные насосы применяют для питания котлоагрегатов, а также подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды и циркуляционной воды в конденсаторы турбин. Их применяют также в системах гидрозолоудаления.
Большинство приточно-вытяжных установок гражданских, общественных и промышленных зданий оснащено радиальными вентиляторами низкого и среднего давления.
Радиальные вентиляторы
Малогабаритные радиальные вентиляторы с диаметрами рабочих колес менее 200 мм в последние годы все шире используют для практического решения задач современной техники. Они применяются для создания микроклимата в ограниченном пространстве, охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, обслуживания портативных фильтров и других целей.
Радиальные вентиляторы среднего и высокого давления широко применяются в системах пневмотранспорта деревообрабатывающих, металлургических, машиностроительных и других предприятий.
Специфические особенности технологического процесса ряда производств обусловили появление радиальных вентиляторов, выполненных из нержавеющей стали, из алюминиевых сплавов с повышенной защитой от искрообразования, из титановых сплавов, пластмассы и т. д.
Осевые нагнетатели широко применяются как в качестве вентиляторов, так и в качестве насосов. Осевые вентиляторы используются в установках местного проветривания для вентиляции отдельных выработок, стволов и участков шахтной вентиляционной сети; для проветривания станций и перегонных тоннелей метрополитена; в вентиляторных градирнях тепловых электростанций и др. В последние годы в связи с увеличением мощностей паровых турбин циркуляционная вода в конденсаторы турбин подается быстроходными осевыми насосами.
Прямоточные радиальные вентиляторы используют в установках с ограниченными размерами. Представляется, что такие вентиляторы найдут применение в кондиционерах (исходя из их компоновочных возможностей и организации потоков).
Смерчевые вентиляторы целесообразно применять для перемещения среды, которую нельзя подвергать механическому повреждению, а также для пневматического транспортирования материалов, вызывающих большой износ лопаток и дисков рабочих колес
Дисковые вентиляторы благодаря своей малошумности устанавливаются в местных кондиционерах для вентиляции помещений, где недопустим шум, и в других специальных установках. Разработаны конструкции дисковых насосов, обладающих высокими антикавитационными качествами.
Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче. Поэтому их широко применяют в химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов, где при малых подачах (мала скорость протекания химических реакций) необходимы высокие напоры (велики гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Вихревые машины используют в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления. В последние годы они находят применение в системах перекачки сжиженного газа.
Диаметральные вентиляторы благодаря их конструктивным особенностям начинают широко использоваться в системах вентиляции и кондиционирования воздуха кабин самоходных сельскохозяйственных машин, в лазерных технологических установках, в электротермическом оборудовании, в бытовых установках и т. п.
Поршневые насосы применяются для питания паровых котлоагрегатов малой паропроизводительности и в качестве дозаторов реагентов для поддержания требуемого качества питательной и котловой воды крупных котлоагрегатов. На тепловых электростанциях поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котельных агрегатов с целью их очистки от летучих золы и сажи, а также для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента.
Роторные нагнетатели применяются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин (шестеренные насосы), часто используются в качестве компрессоров.
Струйные нагнетатели получили широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в промышленной теплоэнергетике; в теплофикационных установках— в качестве элеваторов на вводах теплосети в здания; в системах вентиляции цехов химических предприятий, взрыво- и пожароопасных помещений — в качестве эжекторов в вытяжных установках; в холодильных установках и для питания паровых котлов в передвижных паросиловых установках — в качестве инжекторов; в установках пневмо- и гидротранспорта, водоснабжения и др.
Применение газлифтов целесообразно в случае подачи агрессивных жидкостей на небольшую высоту. Такие случаи встречаются в химической и пищевой отраслях промышленности. Газлифты иногда применяют на тепловых электростанциях для подъема воды из буровых скважин основного или резервного хозяйственного водоснабжения.
Центробежные компрессоры являются основным видом компрессорных машин в химическом и металлургическом производствах. Эти машины получают распространение в системах магистрального газоснабжения.
Компрессоры используются практически во всех отраслях народного хозяйства. Сжатый воздух как энергоноситель применяется в различных пневматических устройствах на машиностроительных и металлообрабатывающих заводах, в горнодобывающей и нефтяной, промышленности, при производстве строительных и ремонтных работ. Компрессоры необходимы в газовой промышленности при добыче, транспортировке и использовании природных и искусственных газов.
В установках умеренного и глубокого холода, а также в газотурбинных установках компрессоры являются органической частью, в значительной степени определяющей экономичность агрегатов.
3.Движение жидкости
во вращающемся лопастном
,где
- разность давлений,
объемный вес,
окружные (переносные) скорости движения жидкости.
Выражение характеризует разность давлений, возникающих в результате действия центростремительных сил. Очевидно, что под их влиянием жидкость при открытых каналах между лопатками, т.е. при противодавление меньшем, чем ,будет двигаться от центра колеса к его периферии.
, где
действительное давление, развиваемое колесом с учетом потерь.
Давление, создаваемое лопастным колесом, равно произведению коэффициента давления на массовую плотность перемещаемой жидкости (или газа) и на квадрат окружной скорости на внешней (выходной) кромке лопатки. Это выражение является упрощенным видом формулы Эйлера для лопастного колеса, работающего в условиях подтекания незакрученного потока жидкости или газа (безударный вход потока). Коэффициент давления зависит в большей степени от формы (профиля) лопаток.
6. Теоретическая и
Характеристикой динамического нагнетателя называется графическая зависимость основных технических показателей — давления (напора), мощности и КПД от подачи при постоянном значении частоты вращения рабочего колеса.
Действительное давление (напор), создаваемое нагнетателем, оказывается меньше теоретического, определенного с учетом конечного числа лопаток. Это можно объяснить тем, что внутри самого нагнетателя имеются потери давления (напора), связанные с условиями входа потока в рабочее колесо, потерями в самом лопастном колесе и, наконец, потерями за рабочим колесом.
Потери перед рабочим колесом — это потери входа. Входной патрубок (входной коллектор) служит для подвода поступающей в нагнетатель жидкости к рабочему колесу. Потери входа зависят от формы всасывающего отверстия и могут быть учтены соответствующими коэффициентами сопротивления. Для уменьшения потерь, кроме хорошо обтекаемой формы входа, необходимо иметь минимально возможные скорости входа, для чего площадь входа должна быть наибольшей.