Классиф. , основные параметры и конст-ии насосов и компрессорных машин.

Насос (главный способ перемещения ж-ти)- гидравлич. машина, преобразующая механич. энергию в энергию движения жи-ти.

Классиф-ия насосов по принципу действия.

1.Лопастные или центробежные. В них разность Р для перемещения ж-ти создается за счет центроб. силы, кот. возникает при вращении лопастных колес.

2.Объемные. В них разность Р создается при вытеснении ж-ти из замкнутого пространства, путем возвратно-поступательного (поршневые) или вращательного (ротационные) движения.

3.Вихревые. Разность Р создается за счет энергии вихрей, возникающих в ж-ти при вращении рабочего колеса.

4.Осевые. Разность Р создается за счет вращения устройства типа гребного винта.

существуют насосы, кот. преобразуют в изменение Р энергию воздуха, пара или ж-ти.

Основные параметры насосов.

1).Производительность (подача)- объем ж-ти, подаваемый насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. (Q, м³/с)

2).Напор -это та удельная энергия, кот. подводится к ж-ти. (H, м.)

3).Полезная мощность -та мощность, кот. сообщается перекачиваемой ж-ти. N_пол = rgQH, Вт.

4).Мощность на валу - мощность, кот. учитывает потери насоса.

 где - КПД насоса, зависит от конструкции (0,7 – 0,95)

5).Мощность потребляемая двигателем.

6).Установочная мощность- окончательная мощность двигателя.                           

   -коэффициент запаса (1,1-2), его наличие связанно с процессом пуска. 

Напор насоса.

1-приемная емкость;

2-напорная емкость;

3- насос

Р₁-давление в приемной емкости;

Р₂-давление в напорной емкости.

Центробежные насосы - имеют лопасти, которые создают центробежную силу.

Ж-ть из всасывающего трубопровода поступает вдоль оси рабочего колеса в корпус и попадая на лопасти, приобретает вращательные движения. Центроб. сила отбрасывает ж-ть в канал переменного сечения м/у корпусом и рабочим колесом, где скорость ж-ти падает и становится равной скорости в нагнетательном трубопроводе, т.е кинетич.энергия преобразуется в статический напор, что обеспечивает увел-ие Р ж-ти. На входе в колесо создается пониженное Р, следовательно ж-ть из приемной емкости непрерывно поступает в насос. Р развиваемое центроб. насосом, зависит от скорости вращения рабочего колеса.для создания высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, кот. имеют несколько рабочих колес.

Характеристика насоса – это график зависимости его параметров (напора, мощности, КПД)от производ-ти.

Каждый центроб. насос имеет свою хар-ку, отраженную в паспорте.

Поршневые насосы- имеет цилиндр и поршень.

1). Поршневой насос простого действия: за 2 хода поршня, происходит одно нагнетание. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве создается разряжение.

Под действием разности Р в приемной емкости и цилиндре ж-ть поднимается вверх по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через всасывающий канал. Нагнетательный клапан при ходе поршня в право закрыт, т.к на него действует сила Р, находящ. в трубопроводе. При ходе поршне влево в цилиндре возникает Р, под действием кот.закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный. Ж-ть через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод, затем в напорную емкость. Т.е всасывание и нагнетание происходит непрерывно. За 2 хода поршня ж-ть 1 раз нагнеталась и 1 раз всасывалась.

2). Насос двойного действия:

при ходе вправо: ж-ть в левой части цилиндра через всасывающий клапан 1 всасывается и одновременно через нагнетательный клапан 4 поступает из правой части цилиндра в напорный трубопровод.

при ходе влево: всас происходит в правой части цилиндра через всасывающий клапан 2, а нагнетание- в левой части цилиндра через клапан 3. т.е всасывание и нагнетание происходит при каждом ходе поршня.

В зависимости от числа оборотов кривошипа различают:

· Тихоходные – 45 – 60 об/мин,

· Нормальные – 60 – 120 об/мин,

· Быстроходные – 120 – 180 об/мин

Кривошип превращает вращение в обратно-поступательные движения

Насосы бывают поршневые и плунжерные.

Плунжерный насос: для создания высокого Р. Плунжер исп-ют при повышенном Р, он не имеет колец и тщательно подогнан.

Производительность поршневых насосов:

- производительность

- площадь сечения цилиндра

-ход

-число оборотов.

- площадь поршня штока.

Характеристика поршневых насосов:

Регулировка расхода насоса производится не вентилем, а ходом поршня или числом оборотов.

Наибольшее применение получили центроб. насосы, т.к. они обеспечив. высокую произв-ть, равномерную подачу, быстроходность, простоту устр-ва, возможность перекачки загрязненных ж-ей.«-»низкие напоры, невозможность перекачки вязких ж-ей, относительно низкое КПД.

Поршневые. «+» создание высоких Р, высокий КПД, возможность перекачки вязких ж-ей.

 «-» невозможность перекачки загрязненной ж-ти, относительно низкая произв-сть, тихоходность, громоздкость.

Компрессоры.

Компрессорные машины- машины для перемещения и сжатия газов.

Компрессорные машины классиф.:

 I.по степени сжатия (отношению конечного давления к начальному).

1).Вентиляторы P ₂ / P ₁ < 1,1 – используют для перемещ. большого кол-ва газов при малом Р.

2).Газодувки   P ₂ / P ₁ = 1,1 – 3 – перемещают газы при более высоком сопротивлении в сети.

3).Компрессоры P ₂ / P ₁ > 3 – предназначены для создания высоких Р. Наиболее распространены центроб.компрессоры, так же исп-ют осевые, ротационные, инжекторы, эжекторы.

4).вакуум-насосы - откачивание газа для создания низки Р

II. по принципу действия:

1. поршневые

2. центробежные

3. ротационные

4. осевые

5. струйные

Поршневые компрессоры.

Сжатие газов производится различными способами:

1. изотермический- выделяющееся при сжатии газа тепло отводится путем охлаж.самого цилиндра;

2. адиабатический- все выделяющееся тепло остается внутри системы и Т газа увел-тся;

3. политропический- реальный процесс. Часть энергии остается внутри газа, а части энергии рассеивается в окруж. среду.

Классификация:

1. по числу ступеней сжатия:

-одноступенчатые;

-многоступенчатые.

2. по числу всасываний и нагнетаний:

-простого действия;

-двойного действия.

3. по расположению;

-вертикальные;

-горизонтальные.

Одноступенчатые – сжатие производится до конечного Р в одном цилиндре или в нескольких цилиндрах работающих параллельно.

1 – цилиндр, 2 – поршень, 3 – клапан, 4 – шатун,

5 – кривошип, 6 – подшипник, 7 – маховик, 8 – электродвигатель.

Маховик служит для преодоления инерции в крайних точках.

Вертикальный одноступенчатый двухцилиндровый компрессор простого действия цилиндры работают параллельно. Все одноступенчатые

компрессоры снабжены ресивером для сглаживания колебания- емкость через кот.газ подается в сеть.

Многоступенчаты. Примен-я для создания высокого Р, Особенность:

1. характеризуются последовательным прохождением цилиндров с обязательным промежуточным охлажд. газа между ними.

2. объем газов при сжатии умень-ся, следовательно объем цилиндров умень-ся.

Однорядный двухступенчатый компрессор двойного действия:

Центробежные машины.

1).Вентиляторы делятся на:

низкого давления - < 100 мм.вод.ст.

среднего давления – 100 -300 мм.вод.ст.

высокого давления – 300 – 1000 мм.вод.ст.

В вентиляторах в спиралеобразном корпусе вращается барабан с большим кол-вом лопаток. Хара-ки аналогично центробежным насосам.

2).Турбогазодувки. Имеется рабочее колесо с лопатками. Особенностью яв-ся наличие внутри корпуса специального направляющего аппарата,кот. дополнительно закручивает газ и увел-ет степень сжатия.

3),Турбокомпрессоры аналогичны по конструкции турбогазодувкам только они все многоступенчатые (P» 30 атм)
3 СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ. КОН-ИИ ГАЗООЧИСТНЫХ АПП-В.

Гравитац. очистка газов - тв. частицы в газах удаляются под действием сил тяжести.

т.к ρ_г<ρ_ж, μ_г<μ_ж, следовательно W_{ос г}>W_{ос ж}. Этот процесс широко не используется, т.к W_ж=1-3 м/с, W_г=4-15 м/с, следовательно время пребывания газа в трубопроводах очень мало, т.е частички как правило не успевают осесть. Путь осаждения должен быть как можно меньше.                              В виду малого расстояния м/у полками, частички газа успевают осесть. Скорость газа должна быть маленькая, чтобы частички успели осесть, и не было вторичного уноса. По газу процесс- непрерывный, по тв. Вещ-ву -периодический.

Инерционная очистка- происходит за счет изменения скорости газа по величине и направлению.

1). Отстойный газоход- очистка не велика.

2). Жалюзийный пылеуловитель

«+»- простота          -компактность

«-» - не высокая степень очистки

- высокое гидравлич.е сопротивление.

Очистка газов под действием центроб.сил

Циклон гораздо эффективнее гравитационных и инерционных пылеуловителей, следовательно

 

Запыленный газ подаётся тангенциально.

Циклон – один из самых распространенных аппаратов пылеочистки.

«+»-простота конструкции,

-достаточно высокая степень очистки,

- возможность работы с агрессивными газами при высоких Т.

«-» -не высокая степень улавливания мелких частиц;

-чувствительность к колебаниям нагрузки по газу;

-истирание стенок циклона частичками пыли.

Конст-ий много, но принцип действия одинаков. Верхний предел Т газа опред-я термостойкостью материала. Нижний предел опред. точкой росы. По достижению точки росы пыль увлажняется и налипает.С ростом d циклона, центроб. сила умень-ся, поэтому, для очень больших кол-в газа прим. групповые циклоны и батарейные циклоны.

Групповые – группа параллельно работающих циклонов (2, 4, 8). Циклоны и трубы должны быть совершенно одинаковы, газ идет по пути наименьшего сопротивления.

Батарейные циклоны. В батарейных циклонах не тангенциальный, а осевой вход газа, поэтому в каждый маленький циклон вставляется закручивающее устройство, кот. закручивает газ и создает центробежную силу. Достаточно эффективны при очистке больших кол-тв газа, однако, более сложны по кон-ции, чем групповые циклоны.

Электрическая очистка газов

Осаждение тв. или ж-х частиц под действием электростатических сил.При повыш.напряжения проскакивает искра (происходит ударная ионизация). Создание неоднородного электромагнитного поля, в кот. не будет ударной ионизации. При повыш. напряжения до 40-60 кВ, ионизация происходит только у отрицат. заряженных частей, возникает коронный разряд. Частицы, попадая под 40 кВ, будут заряжаться, при чем основная масса частиц будет заряжаться отрицат., и двигаться к положит. заряженным частям, и там разряжаться.

(+) – осадительный электрод.

(-) – коронирующий электрод.

Некоторая часть частиц заряжается положит. и осаждается на отрицател. электроде, поэтому коронирующий электрод иногда встряхивают для очистки.Газ очищают на постоянном токе при напряжении 40-60 кВ, работают в неоднородном электрическом поле. Очень высокая эффективность (КПД=90-99%). Осаждаются очень мелкие частицы.

«-»-не может работать при больших концентрациях пыли (аппарат тонкой очистки),

-работают при ламинарном потоке (при больших скоростях газа большой вторичный унос),  

-большое энергопотребление,

-дорогая эксплуатация.

«+»- очень высокая степень очистки

-улавливание мелкой пыли и тумана

-очень маленькое гидравлич.сопротивление.     

По устройству бывают трубчатые и пластинчатые электрофильтры.

Трубчатый электрофильтр.           Пластинчатый электрофильтр (вид сверху).

                      

Трубчатые более эффективны, чем пластинчатые.

Электрофильтры делятся на сухие и мокрые.

Мокрая очистка газов- промывка газов водой с целью извлечения твердых частиц.

Особенность: охлажд. и увлажнение газа при контакте с водой.

«+»- очистка очень эффективна,

-аппаратурное оформление отработанное.

«-»- образование шламовых вод.

Рассмотрим аппа-ру для мокрой очистки газов. Вся аппа-ра предназн. для создания наибол. поверхности контакта фаз между газом и ж-тью.

Апп-ты для очистки газов назыв- скрубберами.

1). Насадочный скруббер. Насадка нужна для увел-ия поверхности контакта фаз. Главное требование – равном-е орошение всей насадки.

«-»насадка и решетка могут залипать.

 

«+» -малое сопротивление

  - эффективная очистка

  -меньший пелеунос

 

2). Пленочный скруббер.

Повер-ть контакта- поверхность пленки. Вода течет пленкой с двух сторон.Должен быть высоким, с малым расстоянием м/у пластинками, кот. орошаются водой, при чем ж-ть стекает пленкой с двух сторон

«-»-создать равномерное течение пленки.

«+»-мизерное гидравлическое сопротивление

-высокая степень очистки.

3). Полый скруббер.

 

Форсунки расположены по уровням, число уровней велико.

«+»-простота конструкции,

-малое гидравлическое сопротивление.

«-»-необходимость очень мелкого распыления, 

-большой брызгоунос,

-большие размеры.

Большие габариты вызваны необходимостью поддерживать малую скорость газа из-за предотвращения брызгоуноса.

4).Центробежный скруббер -циклон с орошаемыми стенками.

 Вверху устанавливают промыватель кот.по стенкам   

 распределяет воду, т.е происх. смывание пыли.

«+»-высокая эффективность

-малое гидравлическое сопротивление.

«-»-трудность равномерного орошения стенок.

5).Скруббер Вентури.

I. Конфузор

II. Горловина

III. Диффузор

Скруббер проектируется так, чтобы скорость газа в горловине составляла примерно 100 м/с. Если мы при такой скорости газа подадим ж-ть в горловину, она распылится на мельчайшие капли, частицы пыли захватыв., и происходит переочистка. В диффузоре скорость газа снижается, капли сливаются в виде ж-ти. В горловине ж-ть подсасывается сама.

«+»-эффективный, -компактный аппарат,

 -простой по устройству, -широко использ.

«-»-высокое гидравлическое сопротивление,

- большой брызгоунос.

6) Аппарат с подвижной насадкой

ρ_нас>ρ_вода→ полиэтилен, капрон.

 Когда подается вода происходит переход насадки в подвижное состояние.При подаче ж-ти, из-за наличия Архимедовой силы, происходит всплывание шариков. Образ. трехфазный псевдосжиженный слой (Г-Ж-Т). Создается очень большая поверхность контакта фаз. Происходит хорошая пылеочистка.

«+»-большая поверхность контакта фаз,

-не очень большое гидравлич. сопротивление,  

- маленькие размеры (скорость газа высокая),

-не залипается решетка.

«-» -пластмасса плавится, -трудность эксплуатации, -узкий диапазон работы.

Очистка газов фильтрованием

 Используют различные виды фильтровальных перегородок.

1,С гибкими пористыми перегородками

2,С полужесткими пористыми перегородками

3,С жесткими пористыми перегородками

4,С зернистыми слоями.

1).рукавный фильтр -пылесос.

материал рукавов- ткань, кот. пропускает газ, но не пропускает тв.Газ идет проходит через рукав, пыль оседает внутри, через некот-е время рукав начинают трясти, т.е происходит выгрузка осадка. Т-ый интервал- верхний предел определ. материалом ткани, а нижний—Т точки росы. Если ниже Т точки росы, то происх.конденсация.

«+» -высокая степень очистки (99%),

-работают с радиоактивными выбросами,

   биологическими оружиями, 

 -низкая стоимость, -низкое энергопотреб.

«-» -не выдерживают высокую Т,   

  - быстрый износ ткани,

  -не пригоден для очистки влажных газов.

3). Поролитовые фильтры -фильтры с жесткой пористой перегородкой.

Трубы из керамики. Пыль оседает снаружи и забивает поры, т.е газ подвергается очень тщательной очистки. Газ прходит через керамику под Р. Очистка керамики проводится обратной продувкой сжатым воздухом.

«+» - высокая степень очистки от мельчайших частиц пыли

«-» -большое гидравлическое сопротивление.

4). С зернистым слоем. Этот случай примен. редко. Обычно слой состоит из гравия, кокса через кот. продувают запыленный газ.
4АПП-ОЕ ОФ-ИЕ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТ-ИЯ И ЦЕНТРИФУГ-ИЯ СУСПЕНЗИЙ И ЭМУЛЬСИЙ.

Фильтрование - процесс разделения суспензий с использ-ем пористых перегородок, кот. задерживают тв. фазу и пропуск. её ж-ую фазу.

Классификация процессов:

По движущей силе

-под действием гидростатического напора

-создание Р над перегородкой - фильтр-пресс под перегородкой – вакуум-фильтр

-разность Р создается за счет центробежных сил (фильтрующая центрифуга)

2. по механизму процесса

-с образованием осадка (осадок явл-ся фильтрующей средой и фильтрат)

-с закупориванием пор (тв. ч-цы проникают в поры перегородки и задерживаются там, не образуя осадка)

3. по принципу действия:

-непрерывный выход осадка

-периодический

По природе осадка

-сжимаемые (поразность уменьшается, т.к. уплотняется) - аморфные – пасты, гидроокиси

-несжимаемые (поразность не изменяется) – кристаллич. осадки- мел, сода, удобрения

По направлению потока

-в сторону

-сверху вниз

-снизу вверх

Фильтрующие перегородки- важнейшая часть фильтра:

Требования:

-достаточная пористость

-химич. устойчивость

-механ. прочность

-термическая стойкость

-невысокая стоимость

Классифик. фильтрующих перегородок:

1. по материалам (металлические, керамические, тканевые)

По структуре

-не гибкие: жесткие - керамика, металлокерамика виде труб, плит

                не жесткие - кусковые, состоящие из отдельных слоев

-гибкие: металлич.- металл. ткань, металл. сетка с определенной пористостью

                 «+» высокая механическая прочность, хим-ая и термическая устойчивость

                не металл:

Конструкции фильтра:

1,фильтр-пресс и вакуум-фильтр

2,непрерывный выход осадка и периодический

-  непрерывный ф. работают с образованием осадка и его непрерывный выгрузкой. В этих фильтрах примен. Постоян. разность Р, в крупнотоннажных произ-вах.

-  периодический раб-т с образованием осадка и с закупориванием пор. Примен. в прои-ах малой мощности при большом ассортименте продукции, для труднофильтруемых суспензий.