Принцип работы и область применения нагнетателей кинетического действия. Понятие удельной работы, напора и давления нагнетателей

Количество жидкости, подаваемой насосом в единицу време­ни, называют подачей. Ко­личество газа, подаваемого нагнетателем - вентилятором, ком­прессором, принято называть производительностью.

Системой СИ введена массовая подача т, кг/с, - масса рабочего тела, подаваемая нагнетателем в единицу времени. Очевидно, что т = ρ V для насосов и газовых машин; ρ - плот­ность рабочего тела, кг/м³; V- объемная подача насоса, объ­емная производительность газового нагнетателя, м³/с.

При отсутствии утечек рабочего тела массовая подача одина­кова для всех сечений проточной полости нагнетателя. Объем­ная подача приблизительно одинакова по всей длине проточ­ной полости только в насосах и вентиляторах. В компрессорах из-за значительного повышения давления плотность газа по длине проточной полости возрастает и объемная производи­тельность V = т / ρ уменьшается.

Напор, развиваемый нагнетателем, определяется формулой

H = p/ρg, где р- давление нагнетателя.

Напор представляет собой высоту Hстолба жидкости или газа, уравновешивающего давление р.

Энергетическое совершенство нагнетателей характеризует­ся их удельной полезной работой L_п, Дж/кг, т.е. расходом энер­гии на 1 кг массы подаваемой жидкости (газа)

L_п = p/ρ=gH.

Работа, подводимая на вал нагнетателя, L, Дж/кг, называет­ся удельной работой. Из-за потерь энергии в нагнетателе L> L_п.

Удельная работа компрессоров вычисляется в зависимости от вида термодинамического процесса, свойственного данному типу компрессора.

На вал работающего нагнетателя непрерывно подводится мощность от приводного двигателя. Введем понятие полезной мощности нагнетателя и мощности нагнетателя.

Полезная мощность нагнетателя N_п - работа, сообщае­мая нагнетателем рабочему телу в 1 с.

Руководствуясь соображениями размерности и формулой, можно записать

N_п=mLп/1000

или N_п=ρVgH/1000 - для насосов и вентиляторов;

N_п=ρVH/1000 - для компрессоров.

Мощность, подводимую на вал нагнетателя от приводного двигателя, называют мощностью нагнетателя и обознача­ют N, кВт,

Потери энергии в рабочем процессе нагнетателя определяют­ся неравенством

N_п < N или N_п = N-N_пот.

Энергетическое совершенство насосов и вентиляторов оце­нивается

η = N_п / N.

В рабочих условиях КПД нагнетателя зависит от многих фак­торов - конструкции и размеров машины, рода рабочего тела, режима нагрузки установки, характеристики системы трубопро­водов, подключенной к нагнетателю.

Эффективность установки в целом, состоящей из нагнетате­ля, промежуточной передачи и приводного двигателя, оцени­вается коэффициентом полезного действия уста­новки η = N_п /N_эл, где N_эл - электрическая мощность, подво­димая к двигателю.

5-41. Основные пути развития и совершенствования ДВС

 

5-42. Компрессоры центробежные и осевые, области применения и характеристики. Сопоставление показателей и обоснование преимущественных зон применения центробежных и осевых компрессоров

Осевые и центробежные компрессоры предназначены для сжатия различных газов. Повышение давления в компрессоре используется на полезную работу и преодоление сил трения в трубопроводах. Компрессор, следовательно, предназначается для перемещения газообразной среды из пространства с низким давлением в пространство с повышенным давлением.

Осевые и центробежные компрессоры различаются между собой направлением основного потока в рабочем колесе. В осевом компрессоре направление потока совпадает с осью вращения рабочего колеса, в центробежном компрессоре поток движется в радиальном направлении.

В осевых и центробежных компрессорах вследствие изменения относительной и окружной скоростей протекающего через рабочее колесо газа возникает статический напор, а вследствие повышения абсолютной скорости - динамический. Для превращения динамического напора в статический газ из рабочего колеса проходит через неподвижные каналы - диффузоры или направляющие аппараты, где вследствие постепенного увеличения проходного сечения скорость газа уменьшается и динамический напор превращается в статический. Повышение давления в осевом и центробежном компрессорах происходит в результате превращения кинетической энергии в потенциальную.

Современные осевые компрессоры могут иметь более высокий к.п.д. и большую производительность, чем центробежные. Но существующие познания в области осевых компрессоров сравнительно невелики, тогда как теория, расчет и конструирование центробежых компрессоров достаточно освоены, что подтверждается большим числом надежным в эксплуатации конструкций, а осевые компрессоры пригодны лишь в определенных пределах мощности, давления и производительности.

Осевые компрессоры используются для обогрева больших помещений, вентиляции, сушки и уничтожения тумана, отсасывания дымовых газов, увлажнения воздуха, утилизации отходящего тепла, отсасывания паров.

Особой областью применения осевых машин является охлаждение. Например установка осевых воздуходувок для охлаждения крупного двигателя внутреннего сгорания. В результате обширных исследовательских работ было достигнуто значительное снижение шума, возникающего при работе воздуходувок, и стало возможным их применение для установок кондиционирования воздуха, вентилирования и охлаждения театров и кино,больниц, залов заседаний и школьных помещений. На моторостроительных заводах осевые воздуходувки с поворотными лопатками применяются в качестве тормоза для определения мощности двигателей и одновременно для их охлаждения.

Вследствие малых габаритных размеров и веса осевые машины находят все большее применение в транспортных установках для охлаждения и наддува двигателей всех видов, вентилирования и охлаждения железнодорожных вагонов, подачи больших количеств воздуха и газа в разных судовых установках.

В центробежных компрессорах давление газа создается за счет сил, возникающих от воздействия вращающхся лопаток на сжимаемый газ. Область применения центробежных компрессоров по удельным числам оборотов граничит непосредственно с областью осевых. В центробежных компрессорах по сравнению с осевыми могут быть осуществлены большие отношения давлений в ступени при меньшей производительности.

Центробежные воздуходувки применяются для сжатия чистого и запыленного воздуха или газов, для дутья в вагранки, доменные, плевильные, закалочные и обжигательные печи. Центробежные воздуходувки с успехом применяются в установках для пневматического транспортирования зерна, древесных опилок, хлопка и т.д., а так же для подачи пылевидного топлива. В настоящее время в шахтах и рудниках, в дорожном строительстве, на машиностроительных заводах и в химической промышленности применяется преимущественно пневматический инструмент. Воздух. необходимый для привода большого числа пневматических инструментов, подается центробежными компрессорами с внешним или внутренним охлаждением.

5-44. Регулирование поршневых насосов

 

5-46. Способы изменения характеристик центробежного насоса