лабы по теплотехнике

-назначение, общее устройство и действие вспомогательного оборудования: вентиляторов, дымососов, питательных насосов, горелок для жидкого и газообразного топлива;

-способы подготовки питательной воды (водоподготовки), назначение и общее устройство оборудования;

-обязанности администрации по обеспечению безопасности эксплуатации котлов, содержание и периодичность технического освидетельствования котлов.

3.4Составьте отчет, в котором кратко укажите назначение, требования к комплектации, способы и сроки проверки арматуры, контрольно-измерительных

приборов, способы водоподготовки, обязанности администрации по обеспечению безопасной эксплуатации котлов и содержание технического освидетельст-

вования.

4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И СПОСОБЫ ПРОВЕРКИ АРМАТУРЫ И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Предохранительный клапан (ПК) защищает котел от повышения давления выше установленного. ПК могут быть пружинными, грузовыми рычажными и импульсными.

На котле устанавливается не менее двух ПК. Один из них закрывается кожухом, пломбируется и называется контрольным ПК. Между котлом и ПК не

допускается установка никаких запорных устройств. Таблица 6.1 Давление пробное и начала открытия клапанов, МПа

ПК имеет приспособление (рычажок, тросик) для открытия его (продувки). Продувку ПК делает оператор котла не реже одного раза в сутки.

Для котлов очень низкого давления, менее 20 кПа (0,2 атм.), вместо ПК может устанавливаться гидрозатвор.

Взрывной клапан защищает котел от разрушения при взрыве газов в топке и газоходах. В простейшем случае это окно, закрытое листом асбеста в стене топки, направленной вверх или в дымовую трубу. При грубых нарушениях правил растопки и регулирования процесса горения в топке могут накопиться горючие газы и взрываться. Взрывной клапан срабатывает и предотвращает котел и персонал от тяжких последствий.

Плавкие пробки – защищают котел от взрыва при «упуске» воды (снижения уровня воды ниже допустимого).

Плавкие пробки в котлах типа ДКВР заворачиваются в днище парового барабана. При снижении уровня воды ниже допустимого они оплавляются, и пар начинает выходить в газоходы. Котел разгружается от давления. Плавкие пробки на свежезалитые заменяются через 3 месяца.

31

Обратный питательный клапан защищает котел от «упуска» воды при неплотном закрытии или неисправности питательной задвижки.

Клапан пропускает воду в одном направлении, в котел, и устанавливается на трубопроводе непосредственно у питательной задвижки со стороны насосов.

Водоуказательные приборы (ВП) – контролируют уровень воды в паровых котлах. В качестве ВП обычно используются водоуказательные стекла, реже применяются водопробные краники на верхнем и нижнем допустимом уровне воды. На котел устанавливают не менее двух комплектов ВП.

Водоуказательные стекла имеют краны и вентили, для отключения от котла и продувки, и пробки, для прочистки соединительных труб. На нижнем и верхнем допустимом уровнях воды закрепляются метки-указатели допустимого уровня.

Проверку водоуказательных стекол проводит оператор раз в смену. Для этого он делает продувку стекла паром, затем водой и включение стекла в работу.

На котлах с паропроизводительностью более 700 кг/час устанавливается автоматически действующие звуковые и световые сигнализаторы верхнего и нижнего предельных уровней воды, а также автоматика по прекращению подачи жидкого или газового топлива к горелкам или прекращению дутья твердом топливе в случае снижения уровня воды ниже допустимого уровня («упуска» вода).

При «упуске» воды категорически запрещается подпитка котла водой из-за опасности взрыва котла. Поэтому, при «упуске» котел аварийно останавливается.

Манометры устанавливаются на барабане парового котла, на выходном трубопроводе водогрейного котла до задвижки и перед регулирующим органом на питательном трубопроводе.

Требования к манометрам, установленным на котле:

1)Класс точности не ниже 2,5;

2)Рабочее давление находится в средней трети шкалы;

3)Метка на высшем рабочем давлении;

4)Диаметр шкалы позволяет легко читать показания с места оператора (при установке на высоте до 2…5 м – не менее 160 мм);

5)Соединение манометра к котлу через сифонную трубку и трехходовой краник;

6)Клеймо с отметкой о сроке проверки (до 12 месяцев) и пломба.

В паровых котлах манометр с паровым пространством котла соединяется через сифонную трубку и трехходовой краник. В сифонной трубке образуется конденсат, который поддерживает постоянную температуру в манометре.

Для проверки манометра оператор один раз в смену поворачивает трехходовой кран (рисунок 6.1) в положение «б». Исправный манометр при этом должен показать ноль. Представитель администрации контролирует рабочий манометр раз за полгода с помощью эталонного манометра (рисунок 6.1, положение «в»).

32

Рисунок 6.1 Схемы проверки манометра 1 – сифонная трубка; 2 – трехходовой кран; 3 – манометр; 4 – эталонный мано-

метр. Положения крана: а – рабочее; б – проверка нуля; в – сверка с эталонным манометром; г – продувка сифонной трубки; д – сбор конденсата после продувки.

Термометр устанавливается на выходе из котла на участке трубопровода до задвижки. На водогрейных котлах второй термометр устанавливается на входе в котел.

Тягонапоромеры – контролируют разряжение и перепады давления на газовых котлах. По разряжению в топке можно отрегулировать процессы горения, то есть найти оптимальное положение воздушной и тяговой заслонок.

Расходомеры – контролируют расходы топлива, питательной воды котельной установки.

5 ОБРАБОТКА ВОДЫ ДЛЯ ПИТАНИЯ КОТЛОВ Вода из природных источников содержит примеси, которые при выработке

пара остаются и накапливаются в котловой воде. Эти примеси нарушают работу. Могут вызвать аварию котла. Для удаления примесей из воды используется методы и оборудование, указанные в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Способы обработки питательной воды

Органические примеси – продукты жизнедеятельности или разложения микроорганизмов, водорослей, растений и др. живых организмов, а также нефтепродуктов. При добавлении солей трехвалентных металлов органические примеси слипаются в комочки (коагулируются) и, затем, удаляются фильтрованием или осаждением.

33

Накипь образует соли кальция и магния. Соли других металлов не образуют накипь и при чрезмерной концентрации выпадают в виде хлопьев, рыхлого осадка.

При обработке воды методом ионного обмена ионы кальция и магния заменяются на ионы натрия или водорода, что позволят обеспечить безнакипный режим работы котла.

Для поддержания на допустимом уровне концентрации солей и удаления рыхлых осадков, часть котловой воды выпускают из нижних точек (делают продувку котла) и подпитывают котел свежей питательной водой. Сроки и порядок продувки указывается в инструкции, разработанной с учетом местных условий эксплуатации котла.

Котел останавливается на чистку при достижении толщины накипи 0,5 мм. Чистка котла от накипи проводится механическим, химическим (щелочным или кислотным) способами.

6 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ КОТЛОВ Администрация обязана проводить техническое освидетельствование кот-

лов, организовать 1 раз в год проверку знаний и получение допуска к работе персонала, постоянно контролировать работу котельной.

Техническое освидетельствование состоит их технического осмотра и гидравлического испытания.

При техническом осмотре проверяется комплектность и исправность арматуры, контрольных приборов и питательных устройств (см. п. 4.5). Дополнительно осматриваются через дверцы и лючки поверхность нагрева котла, чтобы убедиться в отсутствии деформации, трещин, следов подтеков.

Для гидравлического испытания отключаются предохранительные клапаны, котел заполняется полностью холодной водой, ручным насосом плавно поднимается до пробного давления (см. таблицу 4.1) и выдерживается под этим давлением. Если в течение 5 минут давление не снижается, то котел выдержал гидрав-

лическое испытание.

Администрация проводит техническое освидетельствование перед первым пуском, после каждой чистки и ремонта котла, через каждые 12 месяцев, перед техническим освидетельствованием инспектором котлонадзора.

7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Из каких основных элементов состоит котельная установка и каково их назначение?

2.Какие контрольно-измерительные приборы устанавливаются на паровых и водогрейных котлах?

3.Какие требования предъявляются к манометрам?

4.Почему манометры соединяют с паровым пространством через сифонную трубку и 3-ходовой краник?5

5.Какими приборами определяют разряжение в котельных агрегатах, а также давление воздуха в воздуховодах?

6.На какое давление срабатывания регулируется предохранительные клапаны паровых и водогрейных котлов?

7.Что называется «упуском» воды?

34

8.Почему при «упуске» воды нельзя подпитывать котел водой?

9.Суть метода ионного обмена при подготовке воды.

10.Назначение продувки котлов.

11.Сроки проведения технического освидетельствования котлов.

ЛАБОРОТОРНАЯ РАБОТА №7 ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ БЫТОВОГО КОНДИЦИОНЕРА И

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕГО ЦИКЛА

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Кондиционер включает в себя: холодильный агрегат, состоящий из ротаци-

онного компрессора 1, конденсатора 2, фильтра-осушителя 14, капиллярной трубки 13, расширителя 15, испарителя 11 и трубопроводов, образующих герметично замкнутую систему. В качестве хладоагента используется “Хладон 22”; из вентиляторов осевого 6 и центробежного 8 с общим электродвигателем 7; пульта управления 12 с шума защитным устройством для регулирования режима работы. Все узлы кондиционера смонтированы на металлическом основании и закрыты пластиковым кожухом 10.

Кондиционер работает следующим образом. Компрессором 1 пары хладона R22 нагнетаются в конденсатор 2, представляющий собой теплообменник, в котором происходит охлаждение хладоагента окружающим воздухом и его конденсация. Окружающий воздух засасывается осевым вентилятором 1 через боковые решетки в стенках корпуса, омывает наружные поверхности конденсатора и нагретый воздух, удаляется в окружающую среду. Затем жидкий хладон R22 проходит через фильтр-осушитель 14, капиллярную трубку 13 и поступает в испаритель 11. В капиллярной трубке проходит дросселирование хладона, вследствие чего давление хладона падает до давления в испарителе 11, а жидкий хладон переходит в влажный насыщенный пар. Хладон охлаждает воздух, омывающий поверхность испарителя 11, который всасывается центробежным вентилятором 8 через щели в испарителе и охлажденный воздух через поворотные решетки подается в помещение. Из испарителя 11 через расширитель 16 пары хладона отсасываются компрессором 11, и цикл повторяется.

Таким образом, кондиционер, с одной стороны, нагревает окружающий воздух в конденсаторе, а с другой - охлаждает в испарителе. В зависимости от того, что является конечной целью работы кондиционера (охлаждение воздуха или его нагрев), он может функционировать как холодильная установка или как тепловой насос.

35

Рисунок 7.1 Общее устройство лабораторной установки 1 - компрессор; 2 – конденса-

тор; 3 – потенциометр; 4 – переключатель; 5 – термопары; 6

– вентилятор осевой; 7 – электродвигатель; 8 – вентилятор центробежный; 9 –клапан; 10 – кожух; 11 – испаритель; 12 – пульт управления; 13 – трубка капиллярная; 14 – фильтр осушитель; 15 – расширитель.

Рассмотрим цикл работы кондиционера в р,v- и Т,S-диаграммах (рисунок

7.2).

а б Рисунок 7.2 Диаграммы р,v и Т,S цикла кондиционера.

При адиабатном сжатии 1-2 в компрессоре 1 давление хладоагента повышается от р1 до р2, а температура от Т1 до Т2. В результате чего влажный насыщенный пар превращается в сухой насыщенный. Сухой насыщенный пар (точка 2) поступает в конденсатор 2, где происходит конденсация пара при р2=const и Т2=const. 2-3 - изобарно-изотермический процесс. Из конденсатора выходит жидкий хладон в состоянии насыщения (точка 3). Жидкий хладон при давлении р2 и температуре Т2 поступает в капиллярную трубку 14, где дросселируются до давления р1 и температуры Т1 (точка 4). Процесс дросселирования является необратимым, поэтому на диаграммах его изображают условно или пунктиром. В испарителе 11 за счет теплоты, отбираемой от воздуха, жидкость, содержащаяся во влажном паре при р2=const и Т2=const испаряется и степень сухости пара возрастает. На диаграммах р, v и Т, s изобарно-изотермный процесс 6 испарителя изображается линией 4-1. Из испарителя пары хладона направляется в компрессор и цикл повторяется.

В разных режимах работы установки возможны случаи, когда состояние пара, выходящего из компрессора, может оказаться в области перегрева (рисунок 7.3 а), так и в области насыщения (рисунок 7.3 б).

36

а б Рисунок 7.3 Циклы кондиционера в Т,s диаграмме:

а) точка 2 в области перегрева; б) точка 2 в области насыщения.

Если кондиционер работает с целью нагрева воздуха, т.е. по циклу теплового насоса, то его эффективность оценивается отопительным коэффициентом , представляющим собой отношение количества теплоты Q1, сообщенного воздуху в конденсаторе 2 к разности Q1-Q2, где Q2 теплота, отведенная от воздуха в испарителе 11.

циклу холодильной установки, то его эффективность оценивается холодильным коэффициентом , представляющим собой отношение Q1 к Q1-Q2

2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ Установка для определения отопительного и холодильного коэффициен-

тов цикла в кондиционере состоит из кондиционера БК-2000 (рисунок 10.1), термопар 5, переключателя 4, и потенциометра для измерения ЭДС термопар. Термопары установлены таким образом, что они измеряют разность температур входа и выхода воздуха в испаритель 11 и конденсатор 2. Во время работы кондиционера с помощью переключателя, расположенного на пульте управления, можно изменять режимы работы.

При высокой частоте вращения вентиляторов производительность по воздуху составляет Vи = 0,139 м3/с, при низкой частоте - Vи = 0,0972 м3/с.

3ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЫТОВ

3.1Перед пуском кондиционера открыть поворотную решетку передней панели. Проверить, чтобы ручка переключателя находилась в положении

“Выкл.”.

37

3.2Перевести ручку переключателя в рабочее положение “Кондиц.” “Сильно”, что устанавливает производительность кондиционирования при высокой частоте вращения вентиляторов двигателя.

3.3После установки ручку переключателя в положение “Кондиц.”, переведите ручку регулятора температуры в положение “непрерывно”.

3.4Разность температур воздуха на входе и выходе из кондиционера 2 и испарителя 11 измеряем дифференциальными хромель-копелевыми термопарами 5, которые могут соединяться многоточечным переключателем ПМТ 2 с лабораторным потенциометром ПП-63 при установившимся режиме работы кондиционера.

3.5Замеры повторяют на данном режиме три раза в течении цикла работы компрессора, то есть с момента включения компрессора в работу до следующего включения (примерно в течении двух минут с интервалом 15 секунд).

3.6Замеры температур ведут в мВ. Чтобы перевести их в градусы Цельсия воспользуемся градуировочной таблицей для хромель-копелевых термопар.

3.7Результаты измерения и время замера занести в таблицу 7.1.

3.8Перевести ручку переключателя в положение “Кондиционер” “слабо” для установления режима 2 и повторить измерение по пунктам 3.4...3.7.

4ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

4.1Определить среднеарифметические значения разности температур воздуха в конденсаторе ∆tкср и в испарителе ∆tиср.

4.2Определить тепловой поток Фи, который передается от атмосферного воздуха к испарителю

где с /р - объемная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(м3 С). Для условии

работы кондиционера в помещении ср = 0,7 кДж/(м3 С).

tиср - среднеарифметическая разность температур воздуха на входе в испа-

ритель и выходе из него (из опыта), С;

Vи - расход охлажденного воздуха, м3/с; Vи= 0,139 м3/с и 0,0972 м3/с (из паспорта кондиционера), соответствующий режиму работы кондиционера.

4.3 Определить тепловой поток от кондиционера к воздуху помещения по

где Nком = 1100 Вт - мощность на привод компрессора (принимается из паспорта кондиционера).

Кз = 1,1 - коэффициент запаса мощности,ком = 0,85 - кпд компрессора,эд. = 0,96 - кпд. электродвигателя.

4.4 Определяем расход нагретого воздуха

где ∆tкср - среднеарифметическая разность температур воздуха на входе в конденсатор и выходе из него (из опыта), С.

4.5 По формулам 7.1 и 7.3, подставляя вместо Q1 и Q2 значения Фк и Фи находим коэффициент трансформации (отопительный коэффициент) и холодильный коэффициент :

4.6 Расчетные величины Фк, Фи, и заносим в таблицу 7.2 обработки результатов опыта.

Таблица 7.1 Результаты наблюдений

5 ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Отчет по лабораторной работе должен содержать:

5.1Название, цель и задачи работы.

5.2Понятие об исследуемом объекте.

5.3Схему опытной установки.

5.4Таблицы замеров опытных данных и результатов их обработки.

5.5Обработку данных с подстановкой в формулы исходных цифровых ве-

личин.

5.6Выводы.

6КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1Из каких основных узлов состоит кондиционер? Их назначение.

6.2Как изображается цикл кондиционера на диаграммах р,v и Т,s?

6.3Как рассчитываются холодильный и отопительный коэффициенты? В чем разница между ними?

39

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Амерханов, Р. А. Теплотехника [Текст] : учебник для студ. вузов по направлению "Агроинженерия" : допущено МСХ РФ / Р. А. Амерханов, Б. Х. Драганов. - 2-е изд., перераб. и доп. - . - М. : Энергоатомиздат, 2006. - . - 432 с. - . - . -

Библиогр.: с. 419. - . - ISBN 5-283-03245-0

2.Рудобашта, С. П. Теплотехника [Текст] : учебник для студ. вузов, обучающихся по направлению "Агроинженерия" : допущено МСХ РФ / С. П. Рудобашта ; Ассоциация " АГРООБРАЗОВАНИЕ". - . - М. : КолосС, 2010. - . - 599 с. : ил. - . - (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведе-

ний). - . - Библиогр.: с. 588. - Предм. указ.: с. 589-592. - . - ISBN 978-5-9532-0658-

3.Амерханов, Р. А. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства [Текст] : учеб. для студ. вузов по агроинж. спец. / Р. А. Амерханов, Б. Х. Драганов. - . - Краснодар : [б. и.], 2001. - . - 200 с. : ил. - . - . - Библиогр.:с.127-

128.- . - ISBN 5-88295-039-2

4.Захаров, А. А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве [Текст] : учеб. пособие для студ. с.-х. вузов по инженерной спец. / А. А. Захаров. - . - М. : Колос, 1995. - . - 176 с. : ил. - . - (Учебники и учеб.пособия для студ.вузов). - . - Приложения: с.157-173. - . - ISBN 5-10-002868-

40