Понятие и функции нагнетателей

Понятие и функции компрессоров, их классификация и разновидности: поршневые, ротационные пластинчатые и центробежные. Дутьевые и тяговые устройства, их возможности и сферы практического применения: вентиляторы, дымососы, дымовая труба, а также насосы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Контрольная работа

Нагнетатели



Введение

Нагнетателями называют машины, служащие для перемещения жидкостей и газов и повышения их потенциальной и кинетической энергии.

Нагнетатели, в зависимости от вида перемещаемого рабочего тела, разделяются на две группы: насосы - машины, подающие жидкости; вентиляторы и компрессоры - машины, подающие воздух и технические газы.



1. Компрессоры

Компрессоры подразделяются на поршневые, ротационные, центробежные и осевые.

1.1 Поршневые компрессоры

компрессор дымовой насос поршневой

Теоретический рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора изображается в виде индикаторной диаграммы, построенной в p-v координатах (рисунок 1 а).

Размещено на

Размещено на

а) б)

Рисунок 1 - а) Теоретический рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора; б) Действительный рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора (индикаторная диаграмма)

Отношение объема всасывания V_вс к рабочему объему цилиндра V_h называют объемным коэффициентом полезного действия ступени компрессора



(1)

где - коэффициент вредного объема;

V₀ и V_h - соответственно вредный и рабочий объемы цилиндра;

л - степень повышения давления;

т - показатель политропы расширения газа, остающегося во вредном объеме.

Под степенью повышения давления л понимают отношение давления на выходе из ступени к давлению на входе в ступень

(2)

Действительный рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора изображен индикаторной диаграммой (рисунок 1 б) и отличается от теоретического главным образом наличием потерь давления во впускном и нагнетательном клапанах.

Отношение поданного компрессором газа V, приведенного к параметрам всасываемой среды, к теоретической производительности V_т называют коэффициентом подачи компрессора

(3)

Теоретическая производительность компрессора , м/с

(4)

где D - диаметр цилиндра, м;

S - ход поршня, м;

n - частота вращения вала в секунду.

Коэффициент подачи компрессора

(5)

где - коэффициент, учитывающий уменьшение давления газа при всасывании вследствие сопротивления системы всасывания;

- коэффициент, учитывающий увеличение температуры газа от нагревания его при контакте со стенками цилиндра;

- коэффициент, учитывающий утечки через неплотности во всасывающих клапанах.

Если известны давление и температура всасываемого газа р₀ и Т₀ и параметры газа в начале сжатия в цилиндре р₁ и Т₁, то коэффициенты и

(6)

(7)

Коэффициент, учитывающий утечки через неплотности

, (8)

где G_вс и G_ут - количество всасываемого газа и утечек в процессе сжатия и нагнетания, кг/с.

Массовая производительность компрессора т, кг/с

, (9)

где Р₁ - давление всасывания, Па;

V - производительность компрессора при давлении всасывания, м³/с;

R - газовая постоянная, Дж/(кг•К);

Т₁ - абсолютная температура газа, К.

Теоретическая мощность привода компрессора при изотермическом сжатии , кВт

(10)

Теоретическая мощность привода компрессора при адиабатном сжатии , кВт

(11)

где k - показатель адиабаты.

Теоретическая мощность привода компрессора при политропном сжатии, , кВт

(12)



где т - показатель политропы.

Эффективная мощность привода компрессора с охлаждением , кВт

(13)

где з_е.из - изотермический эффективный КПД компрессора.

Эффективная мощность привода компрессора без охлаждения , кВт

(14)

где з_е.ад - адиабатный эффективный КПД компрессора.

Эффективный КПД компрессора

(15)

где з_из и з_ад - соответственно изотермический и адиабатный индикаторный КПД компрессора;

з_м - механический КПД компрессора (з_м=0,85…0,95).

Индикаторная или внутренняя мощность поршневого
компрессора N_i, кВт

(16)

где Р_i - среднее индикаторное давление, Па;

V_h - рабочий объём цилиндра, м³;

n - частота вращения вала в секунду.

Эффективная мощность компрессора , кВт

(17)

Степень повышения давления в каждой ступени многоступенчатого компрессора

(18)

где z - число ступеней компрессора;

р_z - давление газа на выходе из последней ступени, Па;

р₁ - давление газа на входе в первую ступень, Па;

ш - коэффициент, учитывающий потери давления между ступенями (ш = 1,1…1,15).

1.2 Ротационные пластинчатые компрессоры

Теоретическая производительность компрессора , м³/с

(19)

где е - эксцентриситет, м;

l - длина ротора, м;

D - внутренний диаметр корпуса, м;

Z - число пластин, шт.;

д - толщина пластины, м;

п - частота вращения вала в секунду.

Действительная производительность компрессора V, м³/с находится по формуле

(20)

где з_v - коэффициент подачи компрессора.

Теоретическая и эффективная мощности привода компрессора с охлаждением определяются по формулам (2.10), (2.13), а у компрессоров без охлаждения - по формулам (2.11) и (2.14).

1.3 Центробежные компрессоры

Адиабатный КПД компрессора можно определить

(21)

где з_пол - политропный КПД компрессора, характеризующий совершенство проточной части компрессора как с охлаждением, так и без него (з_пол=0,78…0,82).

Эффективная мощность привода компрессора N_e, кВт

(22)

где h₂ и h₁ - соответственно энтальпии газов в конце адиабатного сжатия в компрессоре и у входа на лопатки колеса первой ступени, кДж/кг;

m - массовая производительность компрессора, кг/с.

Пример 2.1

В двухступенчатом компрессоре происходит сжатие V=300 м³/ч воздуха от давления Р_{1 абс.}=1 ат. до давления Р_{2 абс}=34 ат. После сжатия в первой ступени воздух охлаждается в промежуточном холодильнике до начальной температуры. Температура охлаждающей воды повышается на t=18°С. Сжатие в обеих ступенях происходит по политропе с показателем n=1,3. Начальная температура воздуха t₁ =15°С. Теплоёмкость воды С_в=4,19 кДж/кг.

Определить теоретическую мощность привода компрессора; количество охлаждающей воды, прокачиваемой через промежуточный холодильник; изобразить процессы в p-v и T-s диаграммах; объяснить в чем заключается преимущества многоступенчатого сжатия газа по сравнению с одноступенчатым

Решение

Теоретическая мощность привода компрессора при политропном сжатии находи...