Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Насосы, вентиляторы, компрессоры

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.63 Mб
Скачать

И. Ю. СОКОЛОВА

НАСОСЫ

ВЕНТИЛЯТОРЫ

КОМПРЕССОРЫ

.Мимиетерстро пауки, высшей школи и технической политики-?'" ,;скиГ; политехнический университет

К. ‘0.Соколова

насос:., селт;х .торь;, компрессору

Учетное пособие

УДК 622 - 133 (075)

Соколова И.л). Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебное пособие.-Томск; изд.ТПУ, 1992. 100 с.

Учебное пособие - руководство для студентов заочного обучения, изучающих куре ’’Насоси, венти­ ляторы, компрессоры". Оно включает 19 структурно­

логических схем по* 16 разделам курса, сведения по конструкциям, теории, особенностям условий эксплу­ атации мапин, перемещающих жидкости и г$зы, а так­

же задачи и задания для самостоятельной работы студентов по изучаемой дисциплине.

Учебное пособие подготовлено на кафедре

теплофизики и гидромеханики теплоэнергетического факультета 1омского политехнического университета.

Печатается по постановлению РедакциоьГно-издатель - ского Совета Томского политехнического университета

 

Рецензенты:

Трифонов

к .т .н ., доц.каф."Гидромашины и гидро-

пр;.:!од” Томского инженерно-строительного института

Кабанов Г. М. , к .т .н ., доц. каф. "Машины и аппараты

химических производег*" Сибитскдса г^чйлоП'Гчеокс института

С ЗСЗОЗ 3681-92

Темп л-il

о :?.

со Томский ПОЛ.!:'г

 

 

Учебное пособие предназначено для самостоятельной работа по курсу "Насоси, вентиляторы, компрессоры" студентов заочного обучения стери­ льностей 10.05,10.08* Это пособив может быть использовано студентами заочного обучения специальности 17.05 при изучении раздела "Гидрочаши ны" курса "Гидравлика и гидромашины" и студентами других специальногте заочного и очного обучения, изучающих аналогичные дисциплины.

Структурно-логические схемы (СЛС) по курсу "Насосы, вентилятор.*,ком­ прессоры" кратко и наглядно отражают содержание основных разделоъ и том

курса, логику курса в иолом

и методику его

изложения.

На каждой из таких схем

изучаемый материал представлен в коккре

и структурированной форме в

виде графиков,

чертежей, схем, орм»л,

нений. Опорный сигнал-символ (обобщенный образ восприятия) - с одной

стороны, объединяет

вопросы,

представленные на схеме, а, с друге;. -

по­

могает студенту увидеть особенности отдельных вопросов темы.

 

Использование студентами СЛС при изучениетеоретических вопросе,

 

курса, решении задач, выполнении заданий обеспечивает:

 

-

систематизацию

знаний, возможность видеть логические связи между

вопросами, темами и

разделами

курса ;

 

-

развитие репродуктивного

(воспроизводящего) и продуктивного

тво­

рческого мышления,

активизацию познавательной деятельности в целом;

 

-

сокращенно времени на изучение теоретического материала курса

и,

следовательно, увеличение времени на индивидуальную самостоятельную ра­ боту по изучаемой дисциплине.

Обобщенно и структуризация изучаемого материала, представленного на СЛС, способствует активизации психологических процессов: восприятия, внимания, памяти, мышления, воображения, речи, эмоция, сознания, вслед­ ствие этого активизируется познавательная деятельность студентов, пога­

шается

ее

эффективность.

 

 

 

 

 

 

Экспериментально

доказано,

что

в результате применения СЛС с о к

ч~

д а е т с я

 

время

обучения

при

одном и том же качестве знаний,п

 

и

а о

т с

я

качество знаний

при одном к

том же времени

обучения.у

 

л

и ч

и б

а

с т с я

количество

изучаемой

информации при

одном и том же

уровне знаний и тех же временных затратах.

:( каждой структурно-логической схеме составлены вопроси, позволяющи.*»

студенту проверить свои знания по соответствую::;

токе курса.

Теоретически/ материал прорабатывается и закрепляется решение:.:

и выполнением заданий, приведенных в

настоящем

пособии.

Приведен также список

литературы,

необходимый для более углубленье

•изучения курса "Пасосы,

вентиляторы,

компрессоры".

Насосы,, вентиляторы, дымососы*, газодувки, компрессоры - машины, леремещающие жидкости и газы - находят широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности,в теплоэнергетике и химическом производстве.

Машины,, подающие практически несжимаемые жидкости принято назы­ вать насосами.. Вентиляторами и газодувками называют машины, перемеща­ ющие газ при небольшом повышении давления. Сжатие газа от нескольких МПа до десятков и сотен МПа происходит в компрессорах.

Насосы, вентиляторы, компрессоры - гидравлические машины, в кото­ рых механическаяэнергия двигателя превращается в потенциальную и ки­ нетическую энергию^потока жидкости, переместившегося через ту или иную машину.

Энергетическая классификация гидравлических машин

СДС 1. На этой схеме приведена энергетическая классификация гидромашин (турбомашин), перемещающих жидкости и газы - 1ШН - компрессо­ ров, вентиляторов, воздуходувок, насосов и турбомашин - двигателей

ТГД - турбин, и.гидродвигателей, области

применения

всех этих машин.

По конструктивным особенностям й принципу передачи (превращения)

онергии. КЕН и ТГД подразделяются на три

группы: 0 -

объемные, Л

- ло­

пастные,

С - струйные.

 

 

 

В

о б ъ е м н ы х машинах, перемещающих жидкости и газы,

пере­

дача энергии связана с периодическим изменением (уменьшением) объема одной или нескольких рабочих камер. Вследствие этого происходит уве­ личение давления через насос, воздуходувку или компрессор объемного

типа.

 

л о б ъ е м н ы м машинам относятся п о р ш н е в ы е

и

с т о п н ы е , последние являются обратимыми машинами, т .е .

могут-

работать как насосы, компрессоры, так и как гидродвигатели. Основные типы обратимых машин: винтовые, пластинчатые, шестеренные, радиальнопочшиевие и аксиально-поршневые.

В л о п а с т н ы е турбомаиинах энергия от рабочего колеса (КВН) или от рабочей жидкости колосу (ТГД) передается за счет динами­ ческого (силового) взаимодействия между лопастями колеса-и обтекающим

ого потоком жидкости.

 

 

 

Л о п а с т н о е

компрессоры, вентиляторы, дымососы,

насоси

подразделяются на ц е н т

р о б е ж н ы е - Ц , о с е в ы е

- Ос,

д и а г о н а л ь н ы е

-

Д, что связано с направлением перемещения.

J

погона через

рабочее колесо такой

машины.

 

 

 

8 целом,

лопастные,

вихревые

и струйные

КВН

относятся к группе

динамических

машин.

 

 

 

 

 

К л о п а с т н ы м

турбинам относятся:

р а д и а л ь н о

-

с е в ы е » о с е в ы е »

д и а г о н а л ь н ы е .

Все эти турбины

реактивные.

 

 

 

 

 

 

В теплоэнергетике находят применение струйные насосы и турбины

струйного типа (активные

турбины)/

 

 

 

На СЛС 1

различные

типы объемных машин изображены схематично, как

это делается на различных технологических схемах, в частности, на схе­

мах

гидропривода. Познакомимся с принципом действия простейшей поршне­

вой

машины (насоса, гаэодувки, компрессора),

представленной на рис.1-1.

 

Ь

4

1 2 .

Поршень I,

соединенный с валом через

 

 

 

 

шатунно-кривошипный механизм, совер­

 

 

 

 

шает возвратно-поступательное движе­

 

 

 

 

ние в цилиндре поршневой машины.

При

 

 

 

 

Ходе поршня вправо давление в рабочей

 

 

 

 

полости цилиндра понижается, открыва­

 

 

 

 

ется всасывающий клапан 3 и происхо­

 

 

 

 

дит засасывание жидкости или газа из

всасывающего патрубка 3 в рабочий

цилиндр. При обратном ходе поршня ра­

бочий объем цилиндра уменьшается,

а давление в нем увеличивается.

Как

только давление в цилиндре станет

больше, чем давление в напорном

пат­

рубке машины 6,

открывается клапан 4 и жидкость или газ поступает

из

цилиндра в этот патрубок й далее

в напорный трубопровод. Если рабочий

цилиндр

поршневой машины заполнен

газом, т .е . жидкостью сжимаемой, уве­

личение

давления

сопровождается значительным уменьшением объема, проис-

лодит процесс сжатия.

 

 

 

 

 

 

Поршневые насосы и компрессоры -

самые

высоконапорные

машины

со

иавнительно небольшой и неравномерной

подачей. Они создают

давление в

оснтки

и сотни

МПа и широко применяются в

машиностроении в

системах

и/'ропривода и в химической промышленности. В.теплоэнергетике поршневые шины применяются очень редко.

На рис.1-2 изображена схема пластин­ чатого насоса или компрессора. Основ­ ным конструктивным элементом машины такого типа является вращающийся ро­ тор I, имеющий форму цилиндра и экспен грично расположенный в корпусе 3.

топь* ротора имеются пазы, в которых

под действием

центробежных сил перемещаются пластины 2. ди/:

кость,

поступающая из всасывающего патрубка машины ^ через окно

э ее корп>

се,

захватывается двумя соседними пластинами и перемещается

вместе

ними

к окну 6,

через которое поступает в напорный патрубок

машины 7

При перемещении жидкости от всасывающего патрубка, к напорному происхо дит уменьшение объема рабочих камер, в связи с чем в жидкости увеличу,

ваегся

давление. Машины роторного

типа создают давление меньше, чем

поршневые,

но обладают более равномерной подачки, чем поршневые.

Роторные машины (винтовые, цесторенные) применяются для полами

масла в системы смазки и регулирования турбин.

Подразделение лопастных"машин

на ц е н т р о б е ж н ы е ,

в н е

и

д и а г о н а л ь н ы е ,

как было сказано выше, определяе"

направлением движения потока через

рабочее колесо машины.

Вцентробежных машинах поток перемещается через рабочее колосс центра к периферии. В передаче энергии здесь существенную роль играет работа перемещения центробежных сил.

Восевых машинах поток движется вдоль оси вращения рабочего коле са. Принципиальная схема центробежной одноступенчатой машины чнасоса, или вентилятора) изображена на рис.-1-3.

Основным конструктивным элементом машины такого типа является ра­

бочее колесо,

состоящее из заднего (ведущего) 1а и переднего (ведомо­

го) I6 дисков,

между которыми располагаются лопатки 1в , Задний диск

насаживается на вал машины 2 и закрепляется на нем с помощью шпонки, шайбы и гайки. Поток поступает на рабочее колесо из всасывающего пат­ рубка 4 и отводится от колеса по спиральной камере 3 к напорному пат­ рубку машины 5. В центробежной машине процесс передачи энергии осу­ ществляется на рабочем колесе за счет силовогр и энергетического вги имодействия его лопастей с потоком. Существенное значение при этом

имеет работа

центробежных сил. Вследствие этого

увеличивается

давление

и скорость в

потоке, проходящем через колесо от

Р, и V| на

вхЬде,

 

и V\

на выходе и,

следовательно, увеличивается энергия потока,

перемещающегося через

машину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема осевой машины

(осевого вентилятора) изображены на рис.1-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочее колесо осевого типа I,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состоящее

из

втулки

(ступицы)

1^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и закрепленных на ней лопаток I,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вращается

от

электродвигателя

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

встроенного

 

в корпусе; вентиля­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тора 5. Ребра жесткости Э, с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

помощью которых электродвигатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“ крепится

в

корпусе,

могут

быть

 

 

 

 

 

 

Рис.

1-4

 

искривлены

и выполнять роль

 

г*к

называемого

спрямляющего

аппарата (СА).

Перед

рабочим

колосом

 

(РК) 'расположен

направляющий аппарат

4 (НА), обтекатель 6 и коллектор

7,

обеспечивающие равномерное поле скоростей

перед

 

рабочим

колесом.

 

Сто способствует увеличению давления, напора, КГЦ осевого

колеса

и осе-

ьой машины в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осевые машины обладают самой высокой подачей из всех типов машин,

ne ремешан,щих жидкости

и газы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вопросы к СЛС

I.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На какие две

группы

подразделяются гидравлические

машины —ГМ

и каково назначение машин каждой группы?

 

 

 

 

 

 

 

 

Какой

энергетический

процесс

происходит

в

машинах

группы

1ШН?

 

) %Какой энергетический процесс происходит в машинах группы ТГД?

 

4.

На каком основании насосы, вентиляторы и компрессоры -

различ­

ные по назначению, конструкции и физическимсвойствам рабочей жидкос­

ти

шины

объединены в сдну группу и изучаются в

одном курсе?

 

 

 

X

соответствии

с

каким признаком производится энергетическая

^ nacowj икания

насосов,

вентиляторов

и компрессоров?

 

 

 

 

6.

мков принцип действия и принцип передачи

 

энергии

потоку

в

 

 

их

м.. пинах (поршневых

и роторных)?

 

 

 

 

 

 

 

 

каков принцип действия и принцип передачи энергии

потоку

в

 

 

.:.1ст*ых малинах (центробежных, осевых, диагональных)?

 

 

 

 

каков принцип действия и принцип передачи энергии в машинах

 

'ipv ллого

типа?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.!а какой основании объемные машины подразделяются на поршн

 

 

•м» торные?

Основные

типы роторных

ЛУН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

основные

конструктивные

элементы

:,еь грог е.г,ной*

 

 

 

 

 

 

~ ра ),

их

наз и ачение?

 

 

 

 

 

 

 

 

IL Каковы основные элементы осевой машины (насоса, вентилятора, компрессора), их назначение?

12.Каковы основные конструктивные элементы поршневой машины, роторной того или иного типа, их назначение?

13.На каком основании лопастные машины подразделяются на цент­ робежные, осевые и диагональные?

14.Роль и назначение насосов, вентиляторов, дымососов в работе

теплоэнергетических установок ТЭС, промышленных и бытовых котельных, в теплофикации и т .д .?

15. Каково назначение питательных, конденсатных, циркуляционных

исетевых насосов, их основные типы?

16.Для чего предназначены дутьевые вентиляторы, мельничные вен­ тиляторы и дымососы, их основные типы?

17.Где в теплоэнергетике применяются центробежные, осевые и поршневые компрессоры?

Л.1, 2, 5, 7, 9, введение.

1.2. Энергия, передаваемая потоку в машине

 

СЛС 2 поясняет вопрос об энергии, передаваемой потоку в различ­

ных

типах

КЗН. Поток поступает

во всасывающий патрубок машины при дав­

лении P j,

плотности

р\

и со

скоростью V*

и, получив в машине за­

пас

энергии,

выходит

из

ее напорного патрубка при Р£,

 

В лопастных КВК передача энергии потоку осуществляется на рабо­

чем

колесе,

где механическая энергия двигателя

превращается в энергию

потока (потенциальную и кинетическую). Вследствие этого в потоке, пе­ реместившемся через лопастной насос, вентилятор, дымосос, газодувку, компрессор, увеличивается давление (статическое) и скорость (динами­ ческое давление).

В связи с тем, что в самой машине (насосе, вентиляторе, дымососе) в процессе передачи энергии потоку возникают потери энергии (гидравли­ ческие, объемные, механические) полезная энергия, которую получает по­

ток в

машине, определяется

как

разница энергий потока на выходе и при

входе

в машину, т .е . Ç s

-

Q %

 

Чтобы определить энергию, передаваемую потоку в той или иной ма­

шине,

запишем уравнение баланса энергии для одномерного потока сжима­

емой жидкости:

 

 

и уравнение первого закона термодинамики в виде