Материалы элементов поверхностных та

Корпуса чаще всего выполняют стальными, сварными. Водяные камеры и их крышки обычно выполняют литыми из высокопрочного чугуна (например, ВЧ 45-5) или из бронзы. Из красной меди водяные камеры изготовляют штамповкой.

Трубные доски - из оловянистой или из свинцовистой латуни. Промежуточные трубные доски - из нержавеющей стали и, реже, из латуни.

Трубки – из медно- никелевого сплава (мельхиора). Алюминиевой или оловянистой латуни.

Трубки в большинстве ТА обоими своими концами развальцовываются в трубных досках. Плотность, а также прочность соединения оценивается степенью развальцовки:

ּ100 % = 1 ÷ 1,5 %,

где ∆₁ - увеличения внутреннего диаметра трубки в результате развальцовки;

∆₂- разность диаметров отверстия в трубной доске и наружного диаметра трубки до развальцовки;

d₀ - диаметр отверстия в трубной доске.

Следует помнить, что развальцовка трубки должна производиться на глубину 0,8÷0,9 толщины трубной доски (во избежание подрезки трубки).

К конструктивным параметрам трубного пучка относят:

- коэффициент заполнения _тр – это отношение действительного количества трубок расположенных в конденсаторе, к числу трубок которое можно расположить при полном использовании трубной доски;

- коэффициент использования u_тр – это отношение площади сечения трубок по наружному диаметру к площади трубной доски;

- удельная поверхность теплообмена f_тр – это отношение площади теплообменной поверхности к объему теплообменного аппарата;

- эквивалентный диаметр d_эк. – это отношение четырех живых сечений к смоченному периметру.

При шахматном расположении трубок площадь, занимаемая одной трубкой, равна 0,866*t² , при коридорном - t², где t- шаг трубок.

3. Описание стенда

Стендом является ТА машинного зала: действующий конденсатор турбогенераторов и резервный (запасной) маслоохладитель дизель генератора.

4. Порядок выполнения работы

Вскрыть крышки конденсатора, используя ГПМ и соблюдая правила ТБ.

Произвести требуемые измерения для определения конструктивных параметров трубного пучка.

Определить число ходов первичного и вторичного теплоносителей.

Крышки установить на место (при необходимости зачистить посадочные места, изготовить и поставить новую прокладку). Крышки обжать.

Повторить операции 4.1 ÷ 4.4 с маслоохладителем.

Рассчитать поверхности теплообмена обоих ТА, сопоставить с паспортными.

5. Контрольные вопросы

По каким параметрам оценивается эффективность работы конденсатора?

Какие узлы кожухотрубного ТА наименее надежны?

Какие отказы характерны для конденсаторов?

В чем состоит отличие поверхности теплообмена кожухотрубных топливо- и водонагревателей?

Почему пластинчатые ТА не находят широкого применения на судах?

Какой режим течения тепло-обменивающихся сред желателен в ТА?

6. Содержание и оформление отчета

Отчет должен содержать:

-титульный лист (по образцу).

-четкое изложение цели работы.

-єскизы двух ТА.

-таблицу данных измерений, расчетные формулы и результаты расчетов по определению конструктивных параметров трубного пучка.

-основные характеристики изученных ТА

-ответы на контрольные вопросы.

Лабораторная работа № 4-2

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ СЖИМАЕМОГО ГАЗА

1. Цель работы

–изучить существующие способы охлаждения сжимаемого газа;

–изучить конструкции воздухоохладителей компрессора КУВ, определить их степень оребрения;

–вычертить и пояснить схему движения охлаждающей жидкости.

2.Теоретические сведения

В судовых энергетических установках используются охладители газов (воздуха, хладагентов) при их сжатии в машинах различных типов (объёмных, лопастных, спиральных и др.компрессорах). Охлаждение газа в компрессоре уменьшает работу сжатия, особенно при относительно высокой степени сжатия на ступень (поршневые компрессора) или при большом значении показателя адиабаты (газы с большой молекулярной массой).

На практике применяются следующие способы охлаждения сжимаемого газа внутреннее, внешнее, комбинированное и предварительное, а также охлаждение путём впрыска охлаждающей среды в проточную часть машины.

Внутреннее охлаждение осуществляется непосредственно в процессе сжатия газа путём охлаждения стенок рабочих органов компрессора и обычно применяется в объёмных механизмах (поршневые, винтовые, ротационные и др. компрессоры).

В лопастных компрессорах внутреннее охлаждение применяется редко по ряду причин: увеличиваются размеры компрессора и компрессорной установки, увеличиваются гидравлические потери в неподвижных элементах рабочих органов из-за увеличения поверхности охлаждения, возможна конденсация влаги, имеющейся в сжимаемом газе и др.

Внешнее охлаждение газа осуществляется в межступенчатых холодильниках, расположенных вне проточной части компрессора. Имеющаяся в сжимаемом газе влага конденсируется в межступенчатых холодильниках и удаляется.

Комбинированное охлаждение предусматривает одновременно внутреннего и внешнего охлаждения (поршневые, винтовые и другие компрессора объёмного типа).

Предварительное охлаждение целесообразно применять, когда имеется существенная разница между температурой всасываемого газа и охлаждающей водой. Устанавливаемый перед компрессором холодильник, снижает температуру поступающего газа, увеличивает плотность, массовый расход и потребляемую мощность. С энергетической точки зрения предварительное охлаждение нерационально, так как экономия работы сжатия за счет охлаждения невелика из-за повышения потребляемой мощности при увеличении плотности газа.

Граница экономической целесообразности способа охлаждения зависит от показателя адиабаты .

Например, при сжатии гелия (к=1,66) охлаждение целесообразно при степени повышения давления 2, а при сжатии пропана или фреона–12 (к=1,14) при 10.

Охлаждение впрыском жидкости в поток перекачиваемого газа можно применять, если впрыскиваемая жидкость существенно не влияет на свойства перекачиваемых газов (вода–воздух; жидкий аммиак и пр.). Охлаждение газа происходит за счет теплоты испарения жидкости. Жидкость через распыливающие форсунки впрыскивается в проточную часть компрессора. Например, при впрыскивании 1% по массе воды температура сжимаемого воздуха снижается примерно на 25^оС.

При применении предварительного охлаждения газа обычно используются специальные холодильные установки.

Пуск и остановка компрессорных установок.

При первоначальном пуске компрессора после монтажа или капитального ремонта вначале производится обкатка компрессора со снятыми клапанами и газопроводами.

В период подготовки компрессора к обкатке и пуску должно быть обращено особое внимание на тщательную подготовку и проверку работы масляной системы, поскольку правильная смазка является важнейшим условием нормальной работы компрессора, рассчитанного на длительную бесперебойную эксплуатацию.

При подготовке системы циркуляционной смазки производят очистку и подготовку маслопроводов, масляного холодильника, маслобака и фильтров. Наполняют маслосборник чистым тщательно отфильтрованным маслом до нормального уровня.

Продолжительность обкатки обычно не менее 16 ч, в течение которых ведут наблюдение за давлением в системе циркуляционной смазки

После обкатки производят замену масла в системах циркуляции ной смазки и промывку сальников. Обкатка производится с остановками через 10—15 мин, 25—30 мин через 1 ч после пуска.

Температура трущихся частей при первой остановке не должна превышать 50°С, после часа работы 60 °С

Обслуживание компрессора заключается в периодической очистке клапанов и клапанных коробок от нагара и грязи; проверке в период ремонта компрессора укладки коленчатого вала, установки рамы, направляющих и цилиндров. Необходимо не реже одного раза в 3 мес проверять величину масляных зазоров в коренных и шатунных подшипниках, состояние рабочих поверхностей уплотнительных колец сальников, маслоснимателей, пластин клапанов и поршневых колец.

Обслуживание системы охлаждения заключается в регулировке подачи воды к отдельным узлам компрессора, периодической очистке водяных рубашек цилиндров и охлаждающих холодильников от осадков.

Масло системы смазки может оседать на стенках и под влиянием высокой температуры сжатия подвергаться термическому разложению (крекингу), окислению с образованием легких углеводородов и кокса. Отложение масла (нагар) может способствовать дальнейшему повышению температуры сжатия в компрессоре, а также самовоспламеняться, что приводит к взрыву и разрушению межступенчатой аппаратуры и трубопроводов. Поэтому периодически производят осмотр, очистку и промывку труб газопровода, межступенчатых холодильников, маслоотделителей и буферных емкостей. Не реже одного раза в 6 мес промывают баки масляных продувок, коммуникаций, предохранительных клапанов и системы отсоса газа из сальников. При остановках компрессора проверяют и подтягивают соединения трубопроводов.

Не реже одного раза в год производят проверку всех установленных на компрессоре манометров, термометров и приборов автоматической сигнализации, осматривают предохранительные клапаны и проверяют их регулировку.

При годовых проверках установки все детали машины, сосуды и трубопроводы должны быть основательно очищены от масляных отложений.

Все холодильники, сосуды, работающие под давлением, и трубопроводы должны каждые 8 лет подвергаться испытанию пробным гидравлическим давлением. Особое внимание при этом следует уделять коленам в трубопроводах высокого давления.

Наиболее часто при осмотре машины наблюдаются следующие дефекты:

• появление трещин усталости в местах концентрации напряжений в цилиндрах и клапанных головках высокого давления:

• износ рабочей поверхности втулок цилиндров высокого давления и появление в них трещин;

• появление усталостных трещин и разрушение коленчатых валов вследствие дефектов изготовления, наличия концентраторов напряжения, некачественного изготовления галтелей, неправильной укладки вала, гидравлических ударов в цилиндрах, обрыва шатунных болтов, разрушения противовесов;

• вывертывание и попадание в цилиндр пробок — заглушек чугунных литых поршней, выработка, несущей поверхности у поршней, ослабление посадки поршня на штоке, обрыв штока по резьбе у крейцкопфа или в области посадки поршня, износ рабочей поверхности штока, задир ее или изгиб штока в результате одностороннего нагрева в сальнике;

• износ и поломка поршневых колец;

• усталостные трещины в теле шатунов;

• обрывы шатунных болтов вследствие появления трещин усталости под действием переменной нагрузки. Причинами могут явиться многократная чрезмерная затяжка болтов, длительная работа со стуком из-за больших зазоров в шатунных подшипниках, неправильное прилегание гайки или головки болта к опорной поверхности шатуна, подогрев кривошипного подшипника, механическое повреждение болта, выпадение шплинта и отвинчивание гайки;

• разрушение крейцкопфа или деталей соединения его со штоком в результате обрыва бурта у крейцкопфа, соединительной муфты или гайки;

- износ сальниковых уплотнений из-за неудовлетворительной смазки и охлаждения, а также из-за неточности центровки, износа и недостаточной чистоты поверхности штока;

5. - поломки пластин и пружин клапанов, а также ограничителя подъема или центрального болта;

6. - аварии из-за неисправности предохранительных клапанов вследствие недостаточности их пропускной способности, заедания рабочих органов из-за коррозии или загрязнения, неправильной регулировки, затягивания пружины сверх нормы для устранения утечек;

7. - разрушение газопроводов и элементов аппаратуры вследствие коррозии, появления трещин в местах наибольшего напряжения из-за вибраций;

8. - задиры трущихся поверхностей, выплавка подшипников вследствие недостаточной подачи или прекращения подачи масла при понижении давления в масляной системе, отказе в работе шестеренного насоса, засорения масляных каналов, загрязнения масла.

   1. Конструкции различных типов компрессоров показаны на рисунке 25.

Рис. 25. Конструктивные схемы компрессора: а — бескрейцкопфного; б — крейцкопфного; / — коленчатый вал; 2 — шатун; 3 и 5 — клапаны нагнетательный и всасывающий; 4 и 6 — нагнетательный и всасывающий патрубки; 7 — поршень; 8 — цилиндр; 9 — шток; 10 — крейцкопф; 11 — направляющие крейцкопфа

Рабочий объем ступени поршневого компрессора характеризуется объемом, который поршень описывает за один ход ( ) или за единицу времени ( ).

Для ступени с поршнем одностороннего действия

; .

Для ступени с поршнем двухстороннего действия см.рисунок 25б

; .

Ступень поршневого компрессора имеет мертвое пространство с объемом . Это — объем газа между крышкой цилиндра и поршнем, в зазоре между поршнем и рабочей поверхностью цилиндра, в клапанных гнездах и в самих клапанах, в выемках и каналах поршня и цилиндра. Мертвое пространство необходимо для исключения удара поршня о крышку из-за температурных деформаций деталей механизма движения и штока или при избытке смазки. Осевой зазор между крышкой и торцом поршня S_л, называемый линейным мертвым пространством, мм, принимается равным

S_л = 0,5 + 0,005s.

Относительное мертвое пространство — отношение объема мертвого пространства к объему, описанному поршнем за один его ход:

а_м = / .

Объемная производительность компрессора V, м³/с, м³/мин, м³/ч,— объем нагнетаемого газа в единицу времени, приведенный к условиям всасывания, т. е. к давлению и температуре во всасывающем патрубке компрессора.

Массовая производительность т, кг/с, кг/мин, кг/ч, представляет собой произведение объемной производительности V на плотность газа во всасывающем патрубке : т = V, где  определяется уравнением состояния.

Приведенная производительность (подача) компрессора V_o — объем сухого газа, нагнетаемый в единицу времени, приведенный к нормальным условиям. Нормальные условия — атмосферное давление р₀ = 0,1013 МПа и температура Т_о = 273 К.

Приведенная производительность не включает объем водяных паров во всасываемом газе и поэтому представляет интерес для потребителя, поскольку определяет количество только сухого газа.

Объемная производительность, как и массовая, зависит от внешних условий, поэтому не может служить расчетным параметром компрессора. Если известны относительный объем сухого газа в общем объеме всасываемого газа _с._г , давление и температура газа во всасывающем патрубке р_вс и Т_вс и объемная производительность V, то приведенная производительность компрессора может быть определена по формуле

Отношение давлений. Работа i-й ступени компрессора зависит от степени повышения давления газа , представляющей собой отношение давления нагнетания p_кi и давления всасывания p_нi ступени: ,

не учитывает потерь давления на всасывании и нагнетании ступени. Действительное отношение давлений в ступени выражается формулой

,

где — средняя величина потерь давления при нагнетании из данной ступени (в нагнетательных клапанах и других элементах нагнетательного тракта, включая холодильник, если он установлен за ступенью).

Произведение отношений давлений всех ступеней равно отношению давлений компрессора (для теоретического процесса): ,

где z — количество ступеней сжатия в компрессоре.

Степень повышения давления компрессора определяется как отношение давлений нагнетания последней ступени и всасывания первой ступени: .

Правые части выражений равны: ; ; ; но ; … (без учета потерь и ).

Следовательно, .

3. Описание стенда

В котельном зале выставлены два поршневых воздушных компрессора типа ВУ 0,6/8 предназначенные для разборки и сборки , а в турбинном зале установлены и задействованы в системе пускового воздуха дизелей ещё несколько : один типа 302 ВП; два типа КВД – и передвижной типа КО 38–АО, которые являются дополнением к изучаемой теме.

4. Порядок выполнения лабораторной работы

Уяснить цель работы и ознакомиться с теоретической частью настоящих методических указаний.

Произвести внешний осмотр компрессоров и составить схему охлаждения.

Осуществить разборку промежуточных воздухоохладителей, уяснить их устройство.

Произвести требуемые замеры для определения коэффициента оребрения.

Определить коэффициент оребрения.

Выполнить эскиз компрессорной установки в разрезе и указать стрелками ток охлаждающей жидкости.

Ответить на контрольные вопросы.

5. Контрольные вопросы.

Какие способы охлаждения сжимаемого воздуха Вы знаете?

К чему приводит уменьшение подачи охлаждающей воды в контур внутреннего охлаждения?

Какое назначение цинковых анодов, устанавливаемых в контуре забортной воды?

Как влияет степень повышения давления на температурный режим компрессора?

Какие способы интенсификации теплообмена Вы знаете?

В каких компрессорах применяется комбинированное охлаждение?

К каким операциям сводится межремонтное обслуживание воздушного компрессора?

К чему может привести попадание масла в воздухопровод?

За счет чего подаёт теплопроводность теплообменника?

Перечислите характерные отказы в работе компрессора.

6. Содержание и оформление отчета

Отчет должен содержать:

-титульный лист (по образцу).

-четкое изложение цели работы.

-эскизы схем охлаждения.

-таблицу данных измерений, расчетные формулы и результаты расчетов по определению конструктивных параметров трубного пучка.

-основные характеристики изученных ТА

-ответы на контрольные вопросы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4-3

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ

ИСПАРИТЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ.

СОСТАВЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

1. Цель работы

Целью исследования является изучение условий работы испарителя путем проведения испытаний его с определением необходимых параметров первичного (греющего) и вторичного пара, конденсата, дистиллята и питательной воды, с последующим расчетом производительности испарителя, расхода питательной воды, количества продуваемого рассола, расхода первичного пара, коэффициента продувания, количества тепла, необходимого для получения 1 кг дистиллята, коэффициента теплопередачи, коэффициент продуктивности –M= _.

По полученным данным составить уравнение теплового баланса с подстановкой найденных величин.