- •Греческий алфавит
- •Содержание
- •Лекция 1
- •I. Общие сведения
- •I. Общие сведения
- •1. Предмет курса «Процессы и аппараты»
- •2. Возникновение и развитие науки о процессах и аппаратах
- •3. Классификация основных процессов
- •4. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •5. Различные системы единиц измерения физических величин
- •Лекция 2 Гидромеханические процессы.
- •II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре
- •II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре
- •1. Основные определения
- •2. Некоторые физические свойства жидкостей
- •Гидромеханические процессы. А. Гидростатика
- •3. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера
- •4. Основное уравнение гидростатики
- •5. Некоторые практические приложения основного уравнения гидростатики
- •Лекция 3 гидромеханические процессы.
- •Б. Гидродинамика
- •1. Основные характеристики движения жидкостей
- •2. Уравнение неразрывности (сплошности) потока
- •3. Дифференциальные уравнения движения Эйлера
- •4. Дифференциальные уравнения движения Навье-Стокса
- •5. Уравнение Бернулли
- •6. Некоторые практические приложения уравнения Бернулли
- •7. Движение тел в жидкостях
- •8. Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои
- •9. Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) зернистых слоев
- •10. Элементы гидродинамики двухфазных потоков
- •11. Структура потоков и распределение времени пребывания жидкости в аппаратах
- •Лекция 4
- •III. Перемещение жидкостей
- •III. Перемещение жидкостей
- •1. Объемные насосы
- •2. Конструкция объемных насосов
- •3. Центробежные насосы
- •4. Конструкция центробежных насосов
- •1 Корпус, 2 – крышка, 3 – рабочее колесо, 4 – втулка корпуса,
- •5. Насосы других типов. Сифоны
- •Лекция 5
- •2. Поршневые компрессоры
- •3. Ротационные компрессоры и газодувки
- •4. Центробежные машины
- •5. Осевые вентиляторы и компрессоры
- •6. Винтовые компрессоры
- •7. Вакуум-насосы
- •8. Сравнение и области применения компрессорных машин различных типов
- •Лекция 6
- •V. Разделение неоднородных систем
- •V. Разделение неоднородных систем
- •1. Неоднородные системы и методы их разделения
- •Разделение жидких систем
- •2. Материальный баланс процесса разделения
- •А. Отстаивание
- •3. Скорость стесненного осаждения (отстаивания)
- •4. Отстойники
- •Б. Фильтрование
- •6. Общие сведения
- •6. Фильтровальные перегородки
- •7. Устройство фильтров
- •Лекция 7
- •VI. Перемешивание в жидких средах
- •В. Центрифугирование
- •1. Основные положения
- •2. Устройство центрифуг
- •Г. Разделение газовых систем (очистка газов)
- •1. Общие сведения
- •2. Гравитационная очистка газов
- •3. Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил
- •4. Очистка газов фильтрованием
- •5. Мокрая очистка газов
- •6. Электрическая очистка газов
- •VI. Перемешивание в жидких средах
- •1. Общие сведения
- •2. Механическое перемешивание
- •3. Механические перемешивающие устройства
- •Лекция 8 кристаллизация
- •VII. Кристаллизация
- •1, Общие сведения
- •2. Устройство кристаллизаторов
- •Лекция 9
- •А. Крупное дробление
- •2. Щековые дробилки
- •3. Конусные дробилки
- •Б. Среднее и мелкое дробление
- •4. Валковые дробилки
- •5. Ударно-центробежные дробилки
- •В. Тонкое измельчение
- •6. Барабанные мельницы
- •7. Кольцевые мельницы
- •Г. Сверхтонкое измельчение
- •8. Мельницы для сверхтонкого измельчения
- •Некоторые другие методы разрушения твердых материалов
- •Лекция 10
- •1. Грохочение
- •Гидравлическая классификация и воздушная сепарация
- •X. Смешение твердых материалов
- •Дозирование твердых материалов
- •1. Бункеры и затворы к ним
- •2. Питатели
- •Питатели с тяговыми органами
- •Питатели с колебательным движением
- •Вращающиеся питатели
- •3. Дозаторы
- •Автоматические весы
- •Весовые ленточные дозаторы
- •Литература
2. Поршневые компрессоры
Типы компрессоров. Поршневые компрессоры делятся по числу всасываний и нагнетаний за один двойной ход поршня на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия. За один двойной ход поршня компрессор простого действия производит одно всасывание и одно нагнетание, компрессор двойного действия — два всасывания и два нагнетания.
Ступенью сжатия называется часть компрессорной машины, где газ сжимается до конечного или промежуточного (перед поступлением на следующую ступень) давления.
По числу ступеней поршневые компрессоры подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые, которые, в свою очередь, могут быть горизонтальными и вертикальными.
Одноступенчатое сжатие. В одноступенчатом компрессоре газ сжимается до конечного давления в одном или нескольких цилиндрах, работающих параллельно. В последнем случае одноступенчатые компрессоры называются многоцилиндровыми.
Одноступенчатый горизонтальный компрессор простого действия (рис. IV-1, а) имеет цилиндр 1, в котором передвигается поршень 2, снабженный уплотнительными поршневыми кольцами (на рисунке не показаны). Цилиндр закрыт с одной стороны крышкой, в которой расположены всасывающий клапан 3 и нагнетательный клапан 4. Поршень соединен непосредственно с шатуном 5 и кривошипом 6, на валу которого установлен маховик 7. При таком соединении поршня с шатуном отпадает необходимость в установке ползуна (крейцкопфа). Компрессоры с непосредственным соединением шатуна с поршнем называют бескрейцкопфными.
При ходе поршня слева направо в пространстве между крышкой цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений во всасывающей линии и цилиндре открывается клапан 3 и газ поступает в цилиндр. При ходе поршня справа налево всасывающий клапан закрывается, а находящийся в цилиндре газ сжимается поршнем до некоторого давления, при котором открывается клапан 4 и газ выталкивается в нагнетательный трубопровод. Затем цикл повторяется снова.
В одноступенчатом компрессоре двойного действия (рис. IV-1, б) газ в цилиндре 1 попеременно сжимается по обе стороны поршня 2. За один двойной ход поршня происходит два раза всасывание и два раза нагнетание. Цилиндр снабжен двумя всасывающими клапанами 3 и двумя нагнетательными клапанами 4. Компрессоры двойного действия имеют более сложное устройство, но обладают почти вдвое большей производительностью, чем компрессоры простого действия тех же габаритных размеров и того же веса.
Увеличение производительности достигается также в многоцилиндровых компрессорах простого или двойного действия.
Двухцилиндровый компрессор простого действия (рис. IV-1, в) представляет собой по существу два компрессора простого действия с приводом от одного коленчатого вала с кривошипами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 180о или 90°.
Для отвода выделяющегося при сжатии газа тепла стенки цилиндров компрессоров, а иногда и крышки цилиндров снабжаются рубашками, через которые пропускают охлаждающую воду. Хотя таким путем и не удается полностью отвести выделяющееся при сжатии тепло, охлаждение существенно уменьшает затраты энергии на сжатие газа.
Вертикальные одноступенчатые компрессоры имеют ряд преимуществ перед горизонтальными: они более быстроходны (для горизонтальных компрессоров п = 100-240 об/мин, для вертикальных п = 300-500 об/мин и более) и, следовательно, более производительны, занимают меньшую производственную площадь; поршни и цилиндры вертикальных машин изнашиваются значительно меньше. При горизонтальном расположении цилиндра, особенно большого диаметра, происходит неравномерное одностороннее изнашивание поршня под действием силы тяжести. Это приводит к необходимости уменьшать скорость движения поршня.
Для уменьшения неравномерности подачи и смягчения толчков газ после сжатия в поршневых компрессорах предварительно направляют в сборник (ресивер), где он одновременно очищается от масла и влаги.
Многоступенчатое сжатие. Многоступенчатое сжатие применяют для получения высоких давлений газа. Процесс многоступенчатого сжатия осуществляют в многоступенчатых компрессорах, в которых газ проходит последовательно ряд ступеней, постепенно сжимаясь до конечного давления. Между ступенями газ подвергают охлаждению в промежуточных холодильниках. Объемы цилиндров постепенно уменьшаются от первой к последней ступени.
Различают многоступенчатые компрессоры со ступенями сжатия в отдельно установленных цилиндрах (рис. IV-2, а, б, в) и со ступенями сжатия в одном цилиндре и дифференциальным поршнем (рис. IV-2, г). При V-образной установке цилиндров оси цилиндров располагаются под некоторым углом (рис. IV-2, в).
Многоступенчатые компрессоры со ступенями сжатия в отдельно установленных цилиндрах могут быть однорядного (рис. IV-2, а) и двухрядного (рис. IV-2, б) исполнения с расположением цилиндров по одну сторону вала. Такие компрессоры имеют большой вес и крупные габаритные размеры, так как значительные неуравновешенные силы инерции, возникающие при работе этих машин, не позволяют изготовлять их с большим числом оборотов коленчатого вала. Поэтому в последнее время получили широкое применение оппозитные компрессоры с взаимно противоположным направлением движения поршней. Цилиндры этих компрессоров располагаются по обе стороны коленчатого вала.
Оппозитные компрессоры хорошо динамически уравновешены, благодаря чему скорость вращения коленчатого вала может быть увеличена в 2-2.5 раза и тем самым повышена производительность машины. Вес таких компрессоров, а также электродвигателей к ним на 50-60% меньше, чем компрессоров с расположением цилиндров по одну сторону вала, при значительном снижении габаритных размеров. Для установки оппозитных компрессоров требуется меньшая площадь и небольшие фундаменты.
Компрессор с дифференциальным поршнем может иметь несколько ступеней сжатия, образованных поверхностью цилиндра и поршнем переменного (дифференциального) сечения. Соотношение между сечениями поршня зависит от степени сжатия в каждой ступени.
Обычно дифференциальный поршень применяют в машинах малой и средней производительности для двухступенчатого сжатия. В крупных машинах в связи с малым отношением длины поршня к диаметру возможно заклинивание дифференциального поршня.
V-образная установка цилиндров позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемую машиной, и обеспечить непосредственное соединение ее с электродвигателем.