Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

Київський політехнічний інститут

Кафедра машин та апаратів хімічних та нафтопереробних виробництв

Конспект конструкцій

з дисципліни

«Типові виробничі процеси та апарати»

на тему:

«Машини для переміщення рідин та газів»

Виконав:

Студент 3-го курсу ХТФо

групи ХA-71 е

Саванчук О.В.

о

Київ 2009

Загальні відомості

1. Переміщення рідин (насоси)

Переміщення рідин здійснюються по трубопроводах; при цьому рушійна сила визначається різницею тисків в початковому та кінцевому пунктах трубопроводу. З вищого рівня до нижчого рідина переміщується самостійно (самоплином): різниця рівнів рідини повинна бути достатньою для досягнення заданої швидкості і подолання перешкод.

В тих випадках, коли рідину необхідно переміщувати з нижчого рівня на вищий чи по горизонталі, застосовують насоси – гідравлічні машини, які передають рідині енергію і підвищують тиск.

В залежності від принципу дії насосу збільшення енергії та тиску рідини може бути здійснено:

1. в струменевих насосах – струменем повітря, пари чи води, що рухається;

2. в лопастних чи відцентрових насосах – відцентровою силою, що виникає в рідині при обертанні лопастних коліс;

3. в об’ємних насосах – шляхом витіснення рідини із замкненого простору насосу тілами, що рухаються зворотно-поступально чи що обертаються;

4. у вихрових насосах – інтенсивним утворенням та руйнуванням вихорів, що виникають при обертанні робочих коліс;

5. в газліфтах – утворенням піни при подачі повітря чи газу в рідину;

6. в монтежю та сифонах – тиском повітря, газом чи парою на рідину.

2. Переміщення і стиснення газів (компресорні машини)

На підприємствах хімічної промисловості піддаються переробці значні кількості газів та їх сумішей. Проведення багатьох хімічних процесів в газовій фазі при тиску, відмінного від атмосферного, часто призводить до збільшення їх швидкості та зменшення необхідного об’єму реакційної апаратури. Стиснення газів використовують для перемішування, розпилення рідин і т.п. Діапазон тисків, що використовуються в хімічних підприємствах, коливається в широких межах – від 10^-3 до 10⁸ Н/м² (10^-8–10³ атм).

Машини, що призначаються для перемішування та стиснення газів, називаються компресорними машинами.

Відношення кінцевого тиску р₂, який утворює компресорна машина, до початкового тиску р_1, при якому відбувається всмоктування газу, називається ступенем стиснення.

В залежності від величини ступеня стиснення розрізняють наступні типи компресорних машин:

1. вентилятори (р₂/ р₁<1,1) – для переміщення великих кількостей газів;

2. газодувки (1,1<р₂/ р₁<3,0) – для переміщення газів при відносно високому опорі газопровідної сітки;

3. компресори (р₂/р₁>3,0) – для створення високих тисків;

4. вакуум-насоси – для відсмоктування газів при тиску нижче атмосферного.

По принципу дії компресорні машини діляться на поршневі, ротаційні, відцентрові та осьові.

В поршневих машинах стиснення газу відбувається в результаті зменшення об’єму, в якому містить газ, при зворотно-поступальному русі поршня.

Стиснення газу в ротаційних машинах обумовлено зменшення об’єму, в якому міститься газ, при обертанні ексцентрично розташованого ротору.

В відцентрових машинах стиснення газу відбувається під дією інерційних сил, що виникають при обертанні робочого колеса.

В осьових машинах газ стискається при русі його вздовж осі робочого колеса і направляючого апарату.

В якості вакуум-насосів можуть бути використанні будь-які компресорні машини. Основна відмінність вакуум-насосів від компресорних машин інших типів полягає в тому, що всмоктування в них відбувається при тиску значно нижчого за атмосферний, а нагнітання – при тиску, дещо перевищуючому атмосферний.

В хімічній промисловості застосовують також струминні компресори і вакуум-насоси, за будовою подібні до струминних насосів для переміщення рідин. В струменевих компресорах і вакуум-насосах відсмоктування і стиснення газів відбувається за рахунок кінетичної енергії струменя допоміжної рідини чи пару.

Вентилятори та газодувки більшої продуктивності, що створюють розрідження, називаються ексгаустерами. Для отримання більш глибокого вакууму застосовують поршневі та ротаційні вакуум-насоси, що не відрізняються по принципу дії від компресорів.