- •Національний технічний університет україни
- •С.О. Кудря, в.М. Головко
- •Передмова
- •1. Принципи конструювання
- •1.1. Мета та завдання конструювання
- •1.2. Економічні засади конструювання
- •1.3. Поняття корисної віддачі та довговічності
- •1.4. Експлуатаційна надійність
- •1.5. Уніфікація виробничих рішень
- •1.6. Утворення номенклатури та рядів об’єктів виробництва
- •1.7. Загальні правила та методичні положення конструювання
- •Контрольні запитання до розділу 1
- •2. Конструювання вітроенергетичних установок
- •2.1. Загальні підходи до побудови систем вітроенергетичних установок
- •2.2. Вихідні положення до розрахунку вітроенергетичних установок
- •2.3. Аеродинамічний розрахунок ротора вітроустановки
- •Для крильчастих роторів поверхня обмаху становить
- •2.4. Визначення навантажень на елементи систем регулювання вітроустановок
- •2.5. Опори вітроустановок
- •2.6. Схеми генерування електричної енергії вітроустановками
- •2.7. Приклади розрахунків
- •Контрольні запитання до розділу 2
- •3. Конструювання сонячних енергетичних установок
- •3.1. Загальні підходи до побудови теплових сонячних енергетичних установок
- •Для окремої точки векторного простору співвідношення (3.1) становитиме:
- •Примітка: чисельник: дані за змінного кута нахилу;
- •3.2. Розрахунок фотоелектричних перетворювачів (сонячних батарей)
- •3.3. Приклади розрахунків
- •Контрольні запитання до розділу 3
- •4. Конструювання малих гідроелектростанцій
- •4.1. Основні схеми та склад споруд малих гідроелектростанцій
- •4.1.1. Схеми пригребельних гідроелектростанцій
- •4.1.2. Дериваційні схеми гідроелектростанцій
- •4.1.3. Гребельно-дериваційні (змішані) схеми гідроелектростанцій
- •4.1.4. Основні стадії проектування малих гідроелектростанцій
- •4.2. Гідрологічні та гідроенергетичні розрахунки під час конструювання малих гідроелектростанцій
- •4.2.1. Основні показники гідрологічних розрахунків
- •4.2.2. Методи оцінювання норми стоку
- •4.2.3. Визначення об’єму водосховища
- •4.2.4. Гідроенергетичні розрахунки
- •4.3. Турбіни малих гідроелектостанцій
- •4.3.1. Активні турбіни
- •4.3.2. Реактивні турбіни
- •4.4. Електрообладнання малих гідроелектростанцій
- •4.4.1. Вибір потужності генератора електростанції
- •4.4.2. Синхронні генератори
- •4.4.3. Асинхронні генератори
- •4.4.4. Автоматизація гідроелектростанцій
- •4.5. Приклади розрахунків
- •10. Визначення максимальних витрат весняного паводка, м3/с;
- •Контрольні запитання до розділу 4
- •5. Конструювання біогазових установок
- •5.1. Технологічна схема біогазової установки
- •Вміст органічних речовин у біомасі, що піддається ферментації, становить, %: – у стоках – 0,04…0,06;
- •5.1.1. Збирання та підготовка вхідної сировини
- •5.1.2. Метанове бродіння
- •5.1.3. Розподіл продуктів ферментації (бродіння)
- •5.1.4. Використання продуктів ферментації
- •5.2. Розрахунок основних блоків технологічного обладнання біогазових установок
- •5.2.1. Обладнання для підготовки вхідної маси
- •5.2.2. Визначення основних параметрів метантенка
- •5.2.3. Визначення основних параметрів газгольдера
- •5.2.4. Розрахунок кількості теплоти в установці
- •5.2.5. Визначення вихідних показників установки
- •5.3. Приклади розрахунків
- •Контрольні запитання до розділу 5
- •6.1. Структурні схеми геотермальних установок
- •6.1.1. Принципові схеми систем геотермального теплопостачання
- •6.1.2. Розрахунок об’єму видобування термальної води для забезпечення теплового навантаження системи з догріванням від пікової котельні
- •6.1.3. Кількість видобувних та поглинальних свердловин
- •6.2. Розрахунок теплообмінного обладнання геотермальних установок
- •6.2.1. Розрахунок потужності насоса для закачування теплоносія в поглинаючу свердловину
- •6.3. Приклади розрахунків
- •Контрольні запитання до розділу 6
- •Список літератури
- •Предметний покажчик
1.3. Поняття корисної віддачі та довговічності
Корисна віддача залежить від продуктивності установок, тобто від кількості операцій, виконуваних нею за одиницю часу. Якщо машина спроектована без відхилень від наявних методичних положень, то збільшення віддачі залежить від умов експлуатації установки, причому робочі органи установки слід розраховувати на максимальну кількість операцій відповідно до закладених у ній кінематичних, потужнісних та надійнісних показників.
Слід урахувати, що установки з відновлюваними джерелами зазвичай працюють в умовах безперервної дії атмосферних явищ, що зумовлює підвищені вимоги до їх довговічності. Під довговічністю розуміють властивість виробу зберігати працездатність до граничного стану з необхідними перервами для технічного обслуговування та ремонту. Граничний стан виробу настає, коли подальша експлуатація неможлива або недоцільна. Тобто, довговічність – це властивість установки зберігати працездатність до моменту вилучення її з експлуатації.
Довговічність характеризується:
критерієм довговічності (відношення номінального значення довговічності до фактичного, для легких умов експлуатації він становить 0,7…0,8; середніх – 1; важких – 1,2…1,5);
– строком служби, що залежить від коефіцієнта використання:
В = сез вих рем зм маш зав пр,
де сез – tсез /365 – коефіцієнт сезонності (tсез – тривалість сезону, днів); вих – tр.д /365 – коефіцієнт вихідних днів (tр.д – кількість робочих днів); рем – коефіцієнт ремонтних простоїв (0,85…0,9); зм – коефіцієнт змін (для однозмінної 0,33; двозмінної – 0,66; тризмінної – 1); маш – коефіцієнт машинного часу (0,8…0,9); зав – коефіцієнт завантаження (0,7...0,95); пр – коефіцієнт простою.
1.4. Експлуатаційна надійність
Працездатність виробу забезпечується його надійністю, показники якої завжди слід розглядати разом із заданими режимами експлуатації, тому конструювання передбачає врахування таких ознак експлуатаційної надійності: високий термін довговічності, безвідмовність, безаварійність, стабільність роботи, малий обсяг та простота оперативного обслуговування і ремонтних робіт, живучість (здатність у разі пошкоджень продовжувати деякий час роботу хоча б на понижених режимах).
1.5. Уніфікація виробничих рішень
Під уніфікацією розуміють процес усунення зайвого різноманіття типорозмірів та марок продукції (а також характеристик виробів і методів випробувань) максимальним скороченням їх кількості; використання вузлів і деталей із раніше спроектованих і випробуваних машин у конструкціях нових установок.
Є декілька напрямів уніфікації (але вони не універсальні):
– секціонування – розподіл машин на однакові секції та утворення нової установки набиранням уніфікованими секціями. Наприклад, виробництво пластинчастих теплообмінників, сонячних теплофікаційних та фотоелектричних установок тощо;
– метод зміни лінійних розмірів – для отримання машин і агрегатів різної продуктивності, змінюють їх геометричні параметри (довжину), але зберігають форму поперечного перерізу. Наприклад, довжина матрацного сонячного повітронагрівача, шестерінчастий насос, мішалка метантенків біогазових установок тощо;
– метод базового агрегату – перетворення в машину певного призначення під’єднанням до базового агрегату спеціального обладнання. Наприклад, гідромеханічна установка з уніфікованим редуктором, когенераційна установка;
– конвертування – базову машину або основні її елементи використовують для утворення агрегатів різного призначення. Наприклад, теплонасосна установка;
– модифікування – перероблення машини з метою пристосування її до інших умов роботи операціями без зміни основної конструкції. Наприклад, зміна величини швидкохідності вітроустановки;
– агрегатування – створення машин комбінаційним об’єднанням уніфікованих агрегатів, що складаються з автономних вузлів, у загальну систему;
– уніфіковані ряди – утворення ряду довільних машин різної потужності або продуктивності зміною кількості робочих органів та їх застосування в різних об’єднаннях. Наприклад, енерговузли, що складаються з декількох вітряних роторів, розміщених на одній башті (щоглі).