учебник по ОПОВ

2.3.13 Центробежные компрессоры

По принципу действия они аналогичны центробежным насосам. К ним относятся:

вентиляторы (низкого Р<1000 Па, среднего Р=1000-3000 Па, высокого Р=3000-10000 Па давления );

турбогазодувки;

турбокомпрессоры.

Рис. 2.3.24. Схема центробежного компрессора: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок

2.3.14 Турбогазодувки, турбокомпрессоры

Одноступенчатые турбогазодувки – разновидность вентиляторов высокого давления, сжимают газ до 30000 Па (рис.2.3.25.) В многоступенчатых турбогазодувках на валу устанавливают 3 - 4 колеса с лопатками. Газ между ступенями не охлаждается, диаметры колес постоянны, но ширина их уменьшается от первого к последнему. Степень сжатия в таких машинах 3 -3,5.

110

Рис. 2.3.25. Схема турбогазодувки: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – направляющий аппарат; 4 – всасывающий патрубок; 5 – нагнетательный патрубок

Турбокомпрессоры аналогичны турбогазодувкам, но создают более высокие степени сжатия. Колеса имеют разный диаметр. Диаметр и ширина колеса уменьшаются от первого к последнему. Газ между корпусами охлаждают. Давление нагнетания 2,5 – 3,0 МПа.

Применяют при Q=3000 – 6000 m3/час и P=1 – 1,2 МПа (< 3 МПа)

2.3.15 Осевые компрессоры и вентиляторы

К.п.д. осевых вентиляторов выше, чем центробежных, а напор в 3- 4 раза ниже (рис. 2.3.26.). Осевые компрессоры компактны, имеют высокий к.п.д., обеспечивают высокую производительность более 50 000 – 80 000 м3/час, развивают давление < 0,5 - 0,6 Мпа.

Рис. 2.3.26. Осевой (пропеллерный) вентилятор: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо

Конструкция осевого компрессора предусматривает несколько ступеней повышения давления. Каждая ступень образована парой элементов: лопаткой на вращающемся роторе и направляющим элементом – неподвижной лопаткой статора. Проточную часть компрессора – пространство между ротором и корпусом – уменьшают к выходу для сохранения постоянного значения осевой скорости. Этот эффект можно получить либо уменьшением диаметра корпуса, либо увеличением диаметра ротора.

Рис. 2.3.27. Осевой компрессор: 1 – корпус (статор); 2 – ротор с лопатками; 3 ,4 – неподвижные лопатки статора

111

2.3.16 Контрольные вопросы по теме «Насосы и компрессоры»

Каково назначение насосов?

Какие параметры характеризуют работу насоса?

Какое оборудование входит в состав насосной установки?

Для чего в насосной установке применяют манометр и вакуумметр?

Каковы устройство и принцип действия центробежного насоса?

Что такое кавитация в насосе? Как уменьшить вероятность её возникновения?

Каковы основные характеристики работы центробежного насоса? Какой вид они имеют на графике?

Что такое рабочая точка насоса? Какие параметры насоса можно определить по расположению рабочей точки на графике?

Как устроен поршневой насос простого действия? Каким образом происходит передача энергии жидкости?

Каковы основные достоинства и недостатки поршневых насосов?

Каким образом можно устранить неравномерность подачи жидкости поршневым насосом?

Сравните плюсы и минусы объемных и динамических насосов.

Перечислите другие виды насосов, их особенности и области применения.

Каково назначение компрессорных машин? На какие группы их подразделяют по степени сжатия газа?

В чем состоит устройство поршневого компрессора простого действия?

Какое положение по рабочим параметрам занимают газодувки в классификации компрессорных машин?

Каково устройство и принцип действия центробежного компрессора?

112

2.4 Оборудование для транспортировки твердых материалов

Сегодня любое промышленное производство оснащено средствами механизированного транспорта. Для машин непрерывного действия характерно непрерывное перемещение насыпных или штучных грузов по заданной трассе без остановок для загрузки или разгрузки. Транспортирующие машины отличаются высокой надежностью, удобством эксплуатации и обслуживания; имеют большую длину транспортирования; работают в автоматическом режиме в комплексе с технологическим оборудованием; обеспечивают высокую производительность благодаря непрерывности процесса транспортирования.

2.4.1 Основные конструкции питателей твердых материалов

Устойчивая безаварийная работа непрерывнодействующих химический аппаратов, возможна, если подача сырья регулярна во времени и равномерна по рабочей зоне, то есть исключается завал, холостой ход и неравномерный износ их рабочих элементов. Для подачи твердого сыпучего материала применяются машины, называемые питателями.

Конструкции питателей включают транспортирующий механизм с регулируемым приводом, обеспечивающий движение материала через рабочую камеру, ограничитель, позволяющий изменять сечение потока материала, и устройства, исключающие обратное движение материала.

Рассмотрим наиболее распространенные в химической промышленности шнековые, шлюзовые, тарельчатые и барабанные питатели.

2.4.2 Шнековые (винтовые) питатели

Питатели шнековые предназначены для непрерывной и равномерной подачи сыпучего материала с размером частиц до 5 мм, влажностью до 8%. Питатели шнековые не имеют наружных вращающихся или двигающихся частей (кроме

Рис. 2.4.2. Шнековый питатель: 1 - вал; 2 - загрузочная воронка; 3 - шнек; 4-корпус; 5 - разгрузочный патрубок.

Рабочий орган питателя - шнек (винт) (3), перемещающий материал от приемного штуцера к отводному, рабочий орган с постоянным шагом либо шагом, увеличивающимся в направлении движения материала, что позволяет избежать его спрессовывания. При необходимости нагревания или охлаждения поступающего материала корпус питателя снабжается рубашкой, а вал и шнек выполняются полыми для подачи в них теплоносителя либо охлаждающего агента.

Для повышения равномерности выхода материала винт делают многозаходным, ось питателя поднимают в направлении от приемного штуцера к отводному, а участок винта длиной 1.5-2 его диаметра непосредственно перед отводным штуцером выполняют без витков.

Объемная производительность (V) шнекового питателя определяется по формуле:

где

D и d - наружный диаметр витков и вала; t=( 0,5÷1)·D - шаг винта;

b- толщина витков;

φ=0.3-0.8 - коэффициент заполнения полостей винта;

k =(0.3÷1) - коэффициент проскальзывания материала в полостях винта, n- частота вращения вала винта.

Мощность, затрачиваемая на перемещение и подъем материала, на преодоление трения о винт и корпус, в подшипниках и передачах определяется по формуле:

где

ρ- насыпная плотность материала;

L- длина его подачи, α- угол подъема оси винта; k- коэффициент потерь на трение в шнеке.

Шнековые (винтовые) конвейеры часто используются для объёмного дозирования сыпучих материалов. Основной проблемой такой эксплуатации, является сложность в достижении точного дозирования, вызванная волнообразностью подачи материала.

114

Для повышения равномерности подачи продукта, на разгрузочном конце шнека устанавливают специальное приспособление – дозирующий винт, который имеет многозаходную спираль с малым шагом.

2.4.3 Питатели ленточные

Рис. 2.4.3. Ленточный питатель

Питатели ленточные применяются для подачи из бункеров всех видов материалов от пылевидных до среднекусковых. В большинстве случаев они обеспечивают равномерную непрерывную подачу материала с одновременной объемной дозировкой отдельных компонентов.

По принципу работы и конструкции ленточный питатель представляет собой транспортер с продольными бортами, в отдельных случаях с шиберными заслонками и другими конструктивными особенностями.

Ленточные питатели отличаются широким диапазоном производительности, которая может варьироваться скоростью ленты и условной площадью сечения выходного отверстия материала.

Производительность ленточного питателя (м3/ч) определяется по формуле:

где

D- диаметр (м) барабана транспортера; n- частота вращения (с-1);

b и h - ширина и толщина (м) слоя материала на ленте (пластинах).

Обычно производительность ленточных питателей составляет до 180 м3/ч, пластинчатых - 650 м3/ч. Мощность электродвигателя, как правило, до 20 кВт.

115

2.4.4 Шлюзовые (секторные) питатели

Рис. 2.4.4. Схема шлюзового (секторного) питателя: 1 — корпус; 2 — ротор с ячейками; 3 — приводной вал.

Данный тип питателей применяют для подачи маловлажных хорошо сыпучих материалов с размером частиц до 10 мм.

Рабочий орган питателя - вращающийся ротор, к валу которого прикреплены ячейки, изготовленные из листовой стали. Проходя зону загрузочного штуцера, ячейки заполняются материалом, а в нижней части корпуса - разгружаются. Это самая простая и самая распространенная конструкция питателя.

Производительность шлюзового питателя регулируют изменением частоты вращения ротора.

Производительность определяют по формуле:

где

Vn- объем ячеек ротора;

φ=0.8÷0.9 - коэффициент их заполнения материалом;

n- частота вращения ротора.

Питатель шлюзовый (секторный) предназначен для непрерывной и равномерной подачи сыпучего материала с влажностью до 8%.

Область применения – комплектование технологических линий с заданной дозировкой материала.

Питатель крепится на фланец разгрузочного отверстия бункеров циклонов, пылеуловителей и рукавных фильтров.

За счет плотного прилегания лопастей ротора к корпусу, обеспечивается герметичность, необходимая для работы циклонов, пылеуловителей и фильтров.

116

2.4.7 Цепные питатели

Цепные питатели предназначены для крупнокусковых грузов и имеют так называемый цепной занавес, который перекрывает выпускное отверстие бункера. При вращении приводного барабана цепи прижимают к лотку слой груза, регулируя скорость его скольжения.

Рис. 2.4.5. Цепной питатель

2.4.8 Вибрационные питатели

Вибрационные питатели состоят из грузонесущего органа (желоба, лотка), свободно опирающегося или подвешенного на упругих опорах к несущей конструкции, и вибровозбудителя, сообщающего ему направленные колебания для обеспечения перемещения

материала.

Наибольшее распространены электромагнитные и инерционные вибровозбудители.

Движущиеся органы при подаче пылящих и токсичных материалов герметизируются.

Рис. 2.4.6. Вибрационный питатель

Производительность питателя до 2000 т/ч. Мощность электродвигателя до 16 кВт.

2.4.9 Дозаторы твердых сыпучих материалов

В отличие от питателей, непрерывно подающих сыпучий материал, дозаторы обеспечивают автоматическое отмеривание его заданной массы или объема. Соответственно различают объемные и весовые дозаторы.

Объемные дозаторы просты по конструкции и удобны в эксплуатации, однако их применение сдерживается невысокой точностью дозирования. Наиболее распространенные дозаторы периодического действия - механические и камерные.

Принцип работы механического дозатора аналогичен шлюзовому питателю. За один оборот полого вращающегося цилиндра отмеривается объем материала.

118

Рис. 2.4.7. Объёмные дозаторы периодического действия а- механический, в – камерный: 1-питающая воронка, 2- полый цилиндр,3- приёмный бункер, 4- подвижная камера, 5-

пневмоцилиндр, 6- затвор,7- вкладыш,8 - разгрузочное устройство.

Барабанный дозатор с лопастной мешалкой обеспечивает непрерывную подачу материала в объёме, который захватывается лопастью мешалки.

Рис. 2.4.8. Барабанный дозатор с лопастной мешалкой:

1- барабанный накопитель, 2- лопасть, 3- бункер подачи, 4- приёмный лоток, 5-крышка

Весовой дозатор - это аппарат для автоматического дозирования заданной массы твёрдых сыпучих материалов, паст или жидкостей. Данный вид весоизмерительной техники широко используется в различных отраслях промышленности: в химической, пищевой и фармацевтической индустрии, производстве пластмасс, строительных материалов и т.д. Весовые дозаторы отличаются большим разнообразием конструктивных схем и

исполнений.

В конструкциях весовых дозаторов используются два основных принципа работы: дискретной и непрерывной выдачи дозируемого вещества.

веса. У них загружаемая или выгружаемая ёмкость установлена на тензометрических электронных весах, с помощью которых контролируется вес этой емкости. При достижении заданного веса подача вещества прекращается.

119