Термодинамические основы компрессора. Одноступенчатое сжатие.

Термодинамические основы компрессора. Одноступенчатое сжатие.

Компрессором называется машина, предназначенная для сжатия газа или пара и транспорта его к потребителю. Конструктивно компрессоры подразделяются на объемные (статического сжатия за счет уменьшения объема газа) и лопаточные (динамического сжатия за счет преобразования кинетической энергии движущегося газа в потенциальную энергию давления). Так как с термодинамической точки зрения процессы в объемных и лопаточных компрессорах не отличаются, рассмотрим их на примере поршневого компрессора.

Схема одноступенчато поршневого компрессора (а) и его индикаторная диаграмма (б) приведена на Рис. 6.1.

Рис. 6.1 Схема одноступенчато поршневого компрессора (а) и его индикаторная диаграмма (б)

Поршень 2 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 1, причем при движении слева направо, открывается всасывающий клапан 3 и полость цилиндра заполняется газом (в теоретическом цикле на индикаторной диаграмме кривая 0-1 при постоянном давлении ). При обратном движении поршень сжимает газ в цилиндре (в теоретическом цикле на индикаторной диаграмме кривая 1-2 до давления ). При заданном давлении открывается нагнетательный клапан 4, и поршень выталкивает газ в нагнетательную линию трубопровода (в теоретическом цикле кривая 2-3). Перед новым ходом поршня давление в цилиндре теоретически мгновенно снижается от до линия 3-0.

12. Термодинамические основы компрессора. Многоступенчатое сжатие.

Для получения больших конечных давлений используют многоступенчатые компрессоры. Принцип работы многоступенчатого компрессора состоит в следующем. Через клапан первой ступени происходит всасывание газа. После сжатия газ через охладитель направляется во вторую ступень компрессора. Причем всасывание газа во второй ступени происходит при давлении сжатия ступени. Всасывание газа в третьей ступени выполняется через промежуточный охладитель при давлении сжатия во второй ступени. Через нагнетательный клапан третьей ступени осуществляется нагнетание газа в резервуар.

К1; К2; К3 – ступени сжатия;

ТО1; ТО2 – промежуточные теплообменники.

Перенос тепловой энергии теплопроводностью при стационарном режиме через однородную плоскую стенку.

Необходимым условием теплообмена между телами или веществами является наличие разности температур. Чем больше эта разность, тем интенсивнее происходит теплообмен.

Различают три вида передачи теплоты: а) теплопроводность; б) конвекция, или переносом теплоты движущимися частицами вещества; в) лучеиспускание, или радиация.

В большинстве случаев в различных тепловых процессах имеют место одновременно все три вида теплопередачи с преобладанием какого-либо из них.

Передача теплоты теплопроводностью. Такая передача осуществляется при непосредственном соприкосновении каких-либо двух тел или веществ.

Для характеристики процесса распространения теплоты вводят понятие о тепловом потоке. Тепловой поток Q - это количество теплоты W, Дж, проходящей за время т, с, через данную поверхность в направлении нормали к ней:

(1)

Тепловой поток измеряют в ваттах (Вт).

Если количество переданной теплоты W отнести к площади поверхности F и времени т, то получим величину

(2)

которую называют плотностью теплового потока, или удельным тепловым потоком, и измеряют в Вт/м².

Таким образом, плотность теплового потока q прямо пропорциональна разности температур на поверхностях стенки и обратно пропорциональна термическому сопротивлению теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности λ у различных материалов неодинаков и зависит от их свойств, а у газообразных и жидких веществ - от плотности, влажности, давления и температуры этих веществ. При технических расчетах значения λ выбирают по соответствующим справочным таблицам.

Газовые смеси. Закон Дальтона для газовых смесей.

Таблица 1. Классификация систем отопления

По виду теплоносителя	По способу перемещения теплоносителя	По месту расположения источника теплоты	Примечание
Водяные	С принудительным побуждением	Центральные местные	Двух- и однотрубные
С естественным побуждением	Местные
Паровые	Низкого давления	-	С самотечным возвратом конденсата
Высокого давления	-	С конденсатным баком и насосом
Воздушные	Совместные с вентиляцией	-	Прямоточные
Рециркуляционные	-	-
Печные (огневоздушные)	С естественным побуждением	Местные печи умеренного прогрева, повышенного прогрева, непрерывного горения, отопительно-варочные	Топливо - торф, дрова
Не теплоемкие и теплоемкие	Топливо - уголь, газ
Радиационные	Тоже	Местные лучистые отопители	Топливо - газ
Электрические	С промежуточным теплоносителем (вода, специальная жидкость, воздух)	Местные	-
С непосредственным обогревом помещения	Местные	-

Требования, предъявляемые к отопительным приборам. Основные виды отопительных приборов.

Отопительные приборы являются основным элементом системы отопления и должны отвечать определенным теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-экономическим, архитектурно-строительным и монтажным требованиям.

Теплотехнические требования заключаются в основном в том, что отопительные приборы должны хорошо передавать теплоту от теплоносителя (воды или пара) отапливаемым помещениям, т.е. чтобы коэффициент теплопередачи их был как можно выше

Санитарно гигиенические требования, предъявляемые к отопительным приборам, заключаются в том, чтобы конструкция и форма их поверхности не приводили к скоплению пыли и позволяли ее легко удалять.

Технико-экономические требования следующие: минимальная заводская стоимость; минимальный расход металла; соответствие конструкции прибора требованиям технологии их массового производства; секционность, позволяющая компоновать прибор с требуемой площадью поверхности нагрева.

Архитектурно-строительные требования включают сокращение площади, занимаемой отопительными приборами, и обеспечение их приятного внешнего вида. Для выполнения этих требований отопительные приборы должны быть компактны, с легкодоступной для осмотра и очистки от пыли поверхностью, должны соответствовать интерьеру помещения.

Монтажные требования отражают прежде всего необходимость повышения производительности труда при изготовлении и монтаже отопительных приборов. Конструкция их должна благоприятствовать автоматизации производства и быть удобной в монтаже. Приборы должны быть прочными, удобными для транспортировки и монтажа, а их стенки паро- и водонепроницаемыми, температуроустойчивыми.

Системы парового отопления.

При использовании пара в качестве теплоносителя источником тепла служит скрытая энергия парообразования. Это та часть энергии (тепла), которая пошла на образование пара. Он поступает в радиаторы, там охлаждается и конденсируется, а затраченное ранее тепло высвобождается и нагревает поверхность батарей, которые и служат для обогрева помещения. Образовавшийся конденсат по трубе возвращается в котел. Это главный принцип работы парового отопления, и он обеспечивает некоторые преимущества такому способу обогрева.

Схема парового отопления

· использование радиаторов меньшего размера из-за высокой температуры теплоносителя;

· малый диаметр труб для возврата конденсата;

· незначительная вероятность замерзания отопительной системы;

· обеспечение быстрого прогрева помещений.

Однако паровому отоплению присущи и довольно серьезные недостатки:

· нагрев до высокой температуры поверхности радиаторов (обычно больше 100°С);

· невозможность регулирования работы системы;

· значительный уровень потерь тепла в паропроводах.

Поэтому обычной сферой применения парового отопления служат промышленные предприятия, где имеются действующие источники пара, задействованного в технологическом процессе и дополнительно применяющегося для организации парового отопления.

45. Системы воздушного отопления.

Воздушное отопление не нуждается в жидких теплоносителях, характерных водяным системам или, например, тепловому насосу. Тут нет прогретых плоскостей, как при работе электрического тёплого пола, инфракрасного обогревателя или дровяной печи со щитком. Как можно предположить из названия, подобное отопление домов происходит исключительно за счёт транспортировки и циркуляции горячего воздуха (перед попаданием в нагреватель он забирается из отапливаемых помещений).

Внимание! Довольно часто используются конфигурации системы с частичной рециркуляцией, где к отработанным массам домешивается свежий воздух с улицы. Для экономии тепла внешние потоки могут подвергаться рекуперации.

С некоторой натяжкой обычный электрический тепловентилятор, гоняющий через себя воздушные потоки, можно назвать местным бесканальным воздушным отоплением. Но если речь идёт о полноценном воздушном отоплении дома, то тут не обойтись без центральной системы, в которой воздух нагревается в одном техническом помещении и по отдельным каналам подаётся ко всем отапливаемым комнатам.

Сложный теплообмен.

Различают три элементарных способа передачи теплоты:

1. теплопроводность (кондукция);

2. конвекция;

3. тепловое излучение (радиационный теплообмен).

В природе и в технических устройствах, как правило, все три способа передачи теплоты происходят одновременно. Такой теплообмен называется сложным теплообменом.

В природе и технике наиболее часто встречаются следующие два варианта сложного теплообмена:

— теплоотдача – процесс теплообмена между непроницаемой твёрдой стенкой и окружающей текучей средой;

— теплопередача – передача теплоты от одной текучей среды к другой текучей среде через непроницаемую твёрдую стенку.

ТИПЫ КОНДИЦИОНЕРОВ

Оконный кондиционер

Оконным называют моноблочный кондиционер, который устанавливается в оконном проеме или тонкой стене.

По сравнению со сплит-системой, оконный кондиционер больше шумит и уменьшает площадь остекления, поскольку жестко привязан к оконному проему.

Плюсы оконных кондиционеров:

1. низкая цена;

2. простота монтажа;

3. частичная вытяжка воздуха из помещения (5-10%).

Минусы оконных кондиционеров:

1. высокий уровень шума;

2. мостик холода в зимний период;

3. загораживание части оконного проема;

4. неудобство управления;

5. недостаточная точность поддержания температуры.

Термодинамические основы компрессора. Одноступенчатое сжатие.

Компрессором называется машина, предназначенная для сжатия газа или пара и транспорта его к потребителю. Конструктивно компрессоры подразделяются на объемные (статического сжатия за счет уменьшения объема газа) и лопаточные (динамического сжатия за счет преобразования кинетической энергии движущегося газа в потенциальную энергию давления). Так как с термодинамической точки зрения процессы в объемных и лопаточных компрессорах не отличаются, рассмотрим их на примере поршневого компрессора.

Схема одноступенчато поршневого компрессора (а) и его индикаторная диаграмма (б) приведена на Рис. 6.1.

Рис. 6.1 Схема одноступенчато поршневого компрессора (а) и его индикаторная диаграмма (б)

Поршень 2 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 1, причем при движении слева направо, открывается всасывающий клапан 3 и полость цилиндра заполняется газом (в теоретическом цикле на индикаторной диаграмме кривая 0-1 при постоянном давлении ). При обратном движении поршень сжимает газ в цилиндре (в теоретическом цикле на индикаторной диаграмме кривая 1-2 до давления ). При заданном давлении открывается нагнетательный клапан 4, и поршень выталкивает газ в нагнетательную линию трубопровода (в теоретическом цикле кривая 2-3). Перед новым ходом поршня давление в цилиндре теоретически мгновенно снижается от до линия 3-0.

12. Термодинамические основы компрессора. Многоступенчатое сжатие.

Для получения больших конечных давлений используют многоступенчатые компрессоры. Принцип работы многоступенчатого компрессора состоит в следующем. Через клапан первой ступени происходит всасывание газа. После сжатия газ через охладитель направляется во вторую ступень компрессора. Причем всасывание газа во второй ступени происходит при давлении сжатия ступени. Всасывание газа в третьей ступени выполняется через промежуточный охладитель при давлении сжатия во второй ступени. Через нагнетательный клапан третьей ступени осуществляется нагнетание газа в резервуар.

К1; К2; К3 – ступени сжатия;

ТО1; ТО2 – промежуточные теплообменники.