8549
.pdf30
Высота всасывания центробежного насоса. Отметка оси насоса. Оборудование и арматура насосных станций.
Понятия «рабочая точка», «режимная точка» Схемы размещения насосных агрегатов в машинном зале.
31
3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям
3.1Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям
Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. с учетом рекомендаций преподавателя и требования учебной программы.
При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Также важно самостоятельно решать пройденные на занятиях задачи во время подготовки, для выработки соответствующих навыков.
Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.
3.2Работа на практических занятиях
Основной работой на практических занятиях является подготовка к выполнению расчетно-графической работы.
Акцент сделан на самых основных математических зависимостях.
Подбор вентилятора для вытяжной системы с механическим побуждением
Все вентиляторы подбираются по двум характеристикам: по расходу и по давлению, развиваемому вентилятором.
В качестве исходных данных примем расход вытяжного воздуха 1750 м3/ч, а потери давления в вытяжной системе 141,733 Па.
Расход воздуха, проходящего через вентилятор с учётом подсосов: Lвент =1,1× Lс
Lвент =1,1×1750 =1925м3 
ч
Давление, развиваемое вентилятором, определяется с 10%-запасом на неучтённые потери по отношению к сопротивлению системы:
Рвент =1,1× DРс
Рвент =1,1×141,773 =155,95Па
Принимаем вентилятор В.Ц4-75-4 с техническими характеристиками: тип двигателя 4АА63А6 мощность 0,18 кВт частота вращения 885 об/мин
диаметр рабочего колеса Dк = 0,95×Dном
масса с двигателем 53,5 кг
Подбор сетевых и подпиточных насосов для системы теплоснабжения.
По пьезометрическому графику определяют напор сетевых и подпиточных насосов.
Напор сетевых насосов определяется по формуле:
Нс.н.=DНо+Нр+DНп+Ни.т.
|
32 |
Но – |
суммарные потери давления в обратном трубопроводе тепловой сети. |
Нр - |
располагаемый напор перед ЦТП. |
Нп - суммарные потери давления в подающем трубопроводе тепловой сети. Ни.т. – потери давления в источнике теплоты.
Величина напора подпиточного насоса определяется высотой линии статического давления.
Чтобы подобрать насос, необходимо построить характеристику сети и нанести ее на характеристику насоса. Точка пересечения двух характеристик должна быть в области устойчивой работы насоса.
Характеристика сети рассчитывается по формуле: S= Нс.н /G2
G- производительность сетевых насосов, м3/ч
Задаваясь различными расходами воды при постоянной характеристике сети,
находят напор в ней:
Нс.н = S* G2
Производительность подпиточного насоса, м3/ч, рассчитывается по формуле: Gп.н.=0,0075*gс*(Qо.в.+Qг.в)
gс – удельный расход воды в системе теплоснабжения, м3/МВт
По пьезометрическому графику определяют напор сетевых и подпиточных насо-
сов.
Напор сетевых насосов определяется по формуле:
Нс.н.= Но+Нр+ Нп+Ни.т = 11,5+30+11,5+15=68 м.во.ст.
Величина напора подпиточного насоса определяется высотой линии статического давления.
Нп.н.= 35 м.во.ст.
Характеристика сети рассчитывается по формуле:
S= Нс.н /G2 = 68/ 840,762= 0,0000962
Задаваясь различными расходами воды при постоянной характеристике сети, находят напор в ней [30]:
Нс.н = S* G2
Производительность подпиточного насоса, м3/ч, рассчитывается по формуле [31]:
Gп.н.=0,0075*gс*(Qо.в.+Qг.в.) =0,0075*65*(586,1+85,5+140,9) =396,1 м3/ч
Характеристика сети рассчитывается по формуле:
S= Нс.н /G2 = 35/396,12= 0,00022
Чтобы подобрать насос, необходимо построить характеристику сети и нанести ее на характеристику насоса. Точка пересечения двух характеристик должна быть в области устойчивой работы насоса.
33
4. Методические указания по организации самостоятельной работы
4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.
Целями самостоятельной работы студентов являются:
-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
-углубление и расширение теоретических знаний;
-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;
-развитие познавательных способностей и активности студентов:
-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.
Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация. Планирование самостоятельной работы включает:
-уяснение задания на самостоятельную работу;
-подбор рекомендованной литературы;
-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.
Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.
На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:
-изучение рекомендованной литературы;
-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);
-взаимное обсуждение материала.
Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.
Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой информации.
Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:
-поиск через систематический каталог в библиотеке;
-просмотр специальных периодических изданий;
-использование материалов, размещенных в сети Интернет.
Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной проблемы.
В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.
При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавате-
лю.
34
Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные положения, проследить их логику.
Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента, систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материалов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.
Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы. План – это схема прочитанного материала, краткий (или подробный) перечень вопросов, отражающих структуру и последовательность материала. Подробно составленный
план вполне заменяет конспект.
Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Объем конспекта не должен превышать 10 страниц. Шрифт Times New Roman, кегль 14, интервал 1,5. Список литературы должен состоять из 5-8 источников, по возможности следует использовать последние издания учебных пособий и исследований.
Тезисы — это последовательность ключевых положений из некоторой темы без доказательств или с неполными доказательствами. По объему тезисы занимают одну страницу формата А4 или одну – две страницы в ученической тетради. В конце тезисов студент должен сделать собственные выводы.
4.2 Темы для самостоятельного изучения
Мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией центробежных вентиляторов Соединение с электродвигателем центробежных вентиляторов Влажно-паровые турбины Не расчетный режим работы ступени Турбины с противодавлением Уравнение Эйлера
Анализ работы нагнетателей при изменении характеристики сети - изменение плотности жидкости
4.3 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
Приводится в конце пособия – список рекомендуемой литературы.
35
5. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы
Исходные данные по вариантам
Номер |
|
|
Обозначение размеров и параметров |
|
|
|||||
варианта |
Dц, м |
S, м |
Pк, Па |
Pa, Па |
nн,1/сек |
|
αц |
λ |
ε |
|
|
1 |
0,25 |
0,30 |
2,8*105 |
2,5*105 |
18 |
|
2 |
1,65 |
13 |
|
2 |
0,35 |
0,42 |
3,5*105 |
3,0*105 |
12 |
|
2,2 |
1,66 |
14 |
|
3 |
0,45 |
0,54 |
4,0*105 |
3,5*105 |
10 |
|
2,3 |
1,67 |
15 |
|
4 |
0,25 |
0,30 |
2,5*105 |
2,0*105 |
8 |
|
1,8 |
1,68 |
16 |
|
5 |
0,35 |
0,42 |
3,0*105 |
2,8*105 |
10 |
|
2,2 |
1,69 |
17 |
|
6 |
0,45 |
0,45 |
4,0*105 |
3,8*105 |
12 |
|
1,8 |
1,7 |
18 |
|
7 |
0,25 |
0,30 |
2,8*105 |
2,0*105 |
8 |
|
2,0 |
1,71 |
19 |
|
8 |
0,35 |
0,42 |
3,5*105 |
3,0*105 |
10 |
|
2,0 |
1,72 |
20 |
|
9 |
0,45 |
0,54 |
4,0*105 |
3,5*105 |
18 |
|
1,8 |
1,73 |
21 |
|
10 |
0,55 |
0,66 |
2,5*105 |
2,0*105 |
12 |
|
2,3 |
1,74 |
22 |
|
11 |
0,55 |
0,66 |
3,0*105 |
2,0*105 |
10 |
|
2,2 |
1,75 |
23 |
|
12 |
0,62 |
0,66 |
4,0*105 |
3,5*105 |
8 |
|
1,8 |
1,76 |
24 |
|
13 |
0,25 |
0,54 |
4,0*105 |
3,5*105 |
12 |
|
2,0 |
1,8 |
25 |
|
14 |
0,35 |
0,30 |
2,5*105 |
2,0*105 |
10 |
|
1,8 |
1,78 |
24 |
|
15 |
0,45 |
0,42 |
3,0*105 |
2,0*105 |
12 |
|
2,0 |
1,79 |
23 |
|
16 |
0,55 |
0,45 |
4,0*105 |
3,5*105 |
8 |
|
1,8 |
1,80 |
22 |
|
17 |
0,55 |
0,66 |
2,8*105 |
2,2*105 |
10 |
|
1,8 |
1,81 |
21 |
|
18 |
0,62 |
0,66 |
3,5*105 |
3,2*105 |
18 |
|
2,0 |
1,82 |
20 |
|
19 |
0,25 |
0,54 |
3,0*105 |
2,5*105 |
10 |
|
2,2 |
1,83 |
19 |
|
20 |
0,35 |
0,30 |
4,0*105 |
3,8*105 |
12 |
|
2,2 |
1,84 |
18 |
|
21 |
0,45 |
0,42 |
2,8*105 |
2,0*105 |
8 |
|
2,3 |
1,85 |
17 |
|
22 |
0,55 |
0,45 |
4,0*105 |
3,5*105 |
12 |
|
1,8 |
1,86 |
16 |
|
23 |
0,25 |
0,30 |
4,0*105 |
3,8*105 |
10 |
|
1,8 |
1,87 |
15 |
|
24 |
0,35 |
0,42 |
2,5*105 |
2,0*105 |
8 |
|
2,0 |
1,90 |
14 |
|
25 |
0,45 |
0,54 |
3,0*105 |
2,0*105 |
12 |
|
1,8 |
1,91 |
13 |
|
26 |
0,55 |
0,66 |
4,0*105 |
3,5*105 |
12 |
|
2,2 |
1,92 |
14 |
|
27 |
0,35 |
0,30 |
2,8*105 |
2,0*105 |
10 |
|
2,0 |
1,93 |
15 |
|
28 |
0,45 |
0,42 |
2,8*105 |
2,2*105 |
10 |
|
2,0 |
1,94 |
16 |
|
29 |
0,25 |
0,54 |
3,5*105 |
3,2*105 |
18 |
|
2,2 |
1,95 |
17 |
|
30 |
0,35 |
0,66 |
3,0*105 |
2,5*105 |
8 |
|
1,8 |
1,96 |
18 |
Dц – диаметр поршня цилиндра, м |
|
|
|
|
|
|
||||
S – |
ход поршня, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pк – |
давление надувочного воздуха во впускном коллекторе за воздухоохладителем, Па |
|||||||||
Pа – |
давление заряда в конце наполнения и в начале сжатия, Па |
|
|
|
||||||
nн – |
номинальная частота вращения коленчатого вала, 1/сек |
|
|
|
||||||
αц – |
коэффициент избытка воздуха в цилиндре |
|
|
|
|
|
||||
λ – |
степень повышения давления газов |
|
|
|
|
|
|
|||
ε – |
степень сжатия двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
||
1. Введение
Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется двигатель, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения
36
поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.
Поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала кривошипно-шатунным механизмом.
Если поршневой ДВС комплектуется компрессором для подачи воздуха в цилиндры и турбиной для привода этого компрессора или передачи мощности на вал этого двигателя, полученной в результате использования теплоты отработавших газов, то такой двигатель называют комбинированным (мощности, вырабатываемые поршневым двигателем и газовой турбиной, расходуются на привод электрогенераторов).
Перед созданием как поршневого, так и комбинированного двигателей производят их тепловой расчет по исходным данным. В результате теплового расчета определяют техни- ко-экономические показатели нового двигателя и основные его размеры.
Постановка задачи
Рассчитать мощность и удельный эффективный расход топлива поршневого четырехтактного комбинированного двигателя внутреннего сгорания с механической связью центробежного компрессора и газовой связью турбины с поршневым двигателем. Построить индикаторную диаграмму этого двигателя.
2. Исходные данные
|
Индивидуальные параметры: |
|
|
1) |
диаметр поршня цилиндра: Дц 0,55 м; |
|
|
2) |
ход поршня: 0,66 м; |
|
|
3) |
давление наддувочного воздуха во впускном коллекторе за воздухоохладителем: к 2,8 ∙ |
||
10 Па; |
2,2 ∙ 10 |
|
|
4) |
давление заряда в конце наполнения ивначале сжатия: а |
Па |
|
5) |
номинальная частота вращения коленчатого вала: |
10 1/сек; |
|
6) |
коэффициент избытка воздуха в цилиндре: α |
|
|
7) |
степень повышения давления газов: Λ |
|
|
8) |
степень сжатия двигателя: ε |
|
|
Общие исходные данные:
1. Топливо дизельное, состав: С 0,87; Н 0,126; О 0,004;
низшая теплота сгорания 42 ∙ 10 кДж/кг.
37
2. |
|
Температура воздуха, поступающего во впускной коллектор после воздухоохладителя: |
||||||
к |
15 к 288 К ; |
101,325 кПа; |
|
|||||
3. |
|
Давление наружного воздуха: о |
|
|||||
4. |
|
Температура наружного воздуха: о 288 |
К; |
|
|
|||
5. |
|
Молекулярная масса воздуха: µв |
28,97; |
|
|
|
|
|
6. |
|
Подогрев заряда в процессе пуска: ∆ 15 20 К; |
|
|||||
7. |
|
Коэффициент остаточных газов: γ 0,025 |
0,035; |
|
||||
8. |
|
Температура остаточных газов: г 800 |
|
900 |
К; |
|
||
9. |
|
Давление остаточных газов: г |
!к |
|
Па; |
|
|
|
|
|
|
"," ",# |
|
|
0,9; |
|
|
10. |
Коэффициент использования теплоты: ξ 0,8 |
|
||||||
11. |
Показатель политропы сжатия: " 1,36 |
|
1,39; |
|
||||
12. |
Показатель политропы расширения: # |
1,2 |
1,26; |
|
||||
13. |
Тактность двигателя: τ 4; |
|
|
|
|
|
|
|
14. |
Показатель адиабаты сжатия воздуха в компрессоре: $ 1,4; |
|
||||||
15. |
Газовая постоянная для воздуха: %в 287 |
Дж/кг ∙ град; |
|
|||||
16. |
Показатель адиабаты расширения для продуктов сгорания в турбине: & 1,36; |
|||||||
17. |
Газовая постоянная для продуктов сгорания: %г |
285 Дж/кг |
∙ град; |
|||||
18. |
Адиабатический КПД компрессора: ηад |
0,8; |
|
|
||||
19. |
Механический КПД компрессора:'м 0,95; |
|
|
|||||
20. |
КПД турбины: (т 0,75; |
|
|
|
|
|
|
|
21. |
КПД механической передачи комбинированного двигателя:(мех 0,95; |
|||||||
22. |
Коэффициент полноты диаграммы: )п 0,95; |
|
|
|||||
23. |
Количество цилиндров: *ц 8. |
|
|
|
|
|
|
|
3.Расчетная часть
1.Давление наддувочного воздуха за компрессором – перед воздухоохладителем:
′ |
|
, Па |
к |
к |
|
′ |
|
Па. |
к |
|
2. Расчет количества и состава продуктов сгорания:
а) теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:
,- 0,23 ∙ .3 ∙ / + 8 ∙ 0 1 2 , кг ,- 0,23 ∙ .3 ∙ 0,87 + 8 ∙ 0,126 0 0,0042 14,45 кг
|
|
38 |
|
|
|
|
|
|
,′- 0,21 ∙ .12 + |
4 |
0 322 , кмоль |
||||||
,′- 0,21 ∙ . |
12 |
+ |
4 |
0 |
32 |
2 0,495 кмоль |
||
проверка: |
,- |
14,45 |
0,499 |
|
|
|||
′ |
кмоль |
|||||||
,- |
µ |
28,97 |
|
|
||||
б) определим количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива при αц 1,8: |
||||||||
|
|
|
ц |
- |
|
|
|
|
|
|
|
ц |
- |
|
|
|
|
в) определяем количество продуктов сгорания:
<=>? 12 , кмоль
<=>? |
12 |
0,0725 кмоль |
||||
водяной пар: |
|
|
|
, |
|
|
<н?> 2 |
кмоль |
|
||||
|
0,126 |
|
|
|
||
<н?> |
0,063 |
кмоль |
||||
2 |
|
|||||
кислород: |
|
|
|
|
|
|
>? |
|
|
αц |
|
|
′- кмоль |
>? |
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
г) суммарное количество продуктов сгорания:
г |
=>? |
?> |
>? |
C? кмоль |
г |
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
д) теоретический коэффициент молекулярного изменения |
||||
|
|
µ- <"# , где <" ,′ |
||
|
|
µ- |
0,891 |
1,03541 |
е) действительный коэффициент молекулярного изменения при γ 0,03
D<# ∙ 1γ+ "
"γ
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
D |
0,891 ∙ 1 + 0,03 |
1,0344. |
|||||||
3. Расчет наполнения: |
|
к 288 К, ∆ 17 К, г 850 К: |
|||||||
а) температура конца впуска при |
|||||||||
|
|
а |
к |
1 + γ |
г |
, К |
|
||
|
|
|
|
||||||
б) коэффициент наполнения: |
а |
|
|
1 + 0,03 |
|
321 К |
|
||
|
|
|
|
к |
а г |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
где г ",#!к 2,33 ∙ 10 Па |
|
η- к + ∆ ∙ ε 0 1 ∙ к, |
|
||||||
288 |
∙ |
10 ∙ 2,2 ∙ 10 |
0 2,33 ∙ 10 |
0,737. |
|||||
η- |
|||||||||
|
288 + 17 |
|
|
10 0 1 ∙ 2,8 ∙ 10 |
|
||||
4. Расчет сжатия.
а) температура конца сжатия при " 1,37:
с |
а ε L К |
с |
К |
б) давление конца сжатия:
са ε L Па
с |
Па |
5. Расчет сгорания.
D ∙ O<" +ξA1 + γостB + Pс ∙ с + 8,314 ∙ Λ ∙ сQ PR′′ ∙ R + 8,314 ∙ R 0
уравнение баланса а) для определения внутренней энергии воспользуемся следующей зависимостью:
|
с |
U -с |
где с 752,5 0 273 479,5 . |
|
|
Средняя мольная теплоемкость при X TY Z (кДж/кмоль ∙ : |
||
STU 400 |
21,474 |
|
STU 500 |
21,78 |
|
STU 479,5 21,71727 |
|
|