Презентация на тему "Нагнетатели и тепловые двигатели"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Нагнетатели и тепловые двигатели

  Соловьев Павел Валерьевич

• 
  Слайд 2

  Литература

  Нагнетатели и тепловые двигатели/В.М. Черкасский, Н.В. Калинин, Ю.В. Кузнецов, В.И. Субботин. – М.: Энергоатомиздат, 1997. 384 с. Ляшков В.И. Тепловые двигатели и нагнетатели: учебное пособие/В.И. Ляшков. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009.- 124 с. Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике : Учеб. Пособие для неэнергетич. спец. вузов.-2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986.- 248 с.

• 
  Слайд 3

  Введение. Исторический обзор.

  Нагнетатели – машины, служащие для перемещения жидкости или газов и повышения их потенциальной и кинетический энергии. I в до н.э. – в Римской империи использовались примитивные поршневые насосы с приводом от лошадей; 1805 г. – Ньюкомен построил поршневой насос с паровым приводом; 50-е г.г. XIX в. – Вортингтон (США) создал поршневой паровой насос, положив начало промышленному производству насосов; 1846 г. – изобретение центробежного насоса; 1875 г. – О. Рейнольдс теория течения жидкости, изобретение современных насосов.

• 
  Слайд 4

  Основные типы и классификация нагнетателей

• 
  Слайд 5

  Динамический центробежный нагнетатель

  1 – изогнутые лопатки; 2 – корпус; 3 – входной патрубок; 4 – напорный патрубок; 5 – трубопровод.

• 
  Слайд 6

  Динамический лопастный нагнетатель осевого типа

  1 – колесо с рабочими лопастями; - ступица колеса с обтекателем; - корпус: - спрямляющий лопаточный аппарат; - всасывающий патрубок; - напорный патрубок.

• 
  Слайд 7

  Вихревой нагнетатель

  1 – корпус; 2 – колесо с плоскими радиальными лопатками; 3 – кольцевой канал; 4 – напорный патрубок

• 
  Слайд 8

  Поршневой объемный нагнетатель (насос)

  1 – цилиндр; 2 – клапанная коробка; 3 – всасывающий клапан; 4 – напорный клапан; 5 – поршень.

• 
  Слайд 9

  Пластинчатый роторный нагнетатель

  1 – массивный ротор; 2 – корпус; 3 – прямоугольные стальные пластинки; 4 – всасывающий патрубок; 5 , 6 – полости переменного сечения; 7 – напорный патрубок.

• 
  Слайд 10

  Струйный нагнетатель

  1 – суживающее сопло; 2 – камера низкого давления; 3 – подъемная труба; 4 – диффузор; 5 – напорная труба.

• 
  Слайд 11

  Эрлифт

  1 – обсадная труба; 2 – подъемная труба; К – компрессор; 3 – отбойный конус; 4 – резервуар для сбора жидкости.

• 
  Слайд 12

  Область применения нагнетателей различных типов

• 
  Слайд 13

  Рабочие параметры нагнетателей

  Подача (производительность) – количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени. Массовая подача - Объемная подача - Физические условия входа в компрессор: =293 К, для воздуха.   Уравнение сохранения энергии для насосов (уравнение Бернули):   Где и давление жидкости на входе и на выходе, Па; с – скорости потоков; z – высота расположения входного и выходного сечения.  

• 
  Слайд 14
  

  Напор, развиваемый нагнетателем: Полный напор, развиваемый нагнетателем:    

• 
  Слайд 15

  Энергетические параметры нагнетателей

  Энергетическое совершенство характеризуется удельной полезной работой:   Работа, подводимая на вал называется удельной работой(L>).   На вал нагнетателя подводится мощность от привода двигателя. Полезная мощность - работа, сообщаемая нагнетателем рабочему телу за 1 секунду.       - для насосов и вентиляторов.   - для компрессоров =   - КПД

• 
  Слайд 16

  Совместная работа нагнетателя и трубопроводной системы

  1 – нагнетатель 2 – трубопроводная сеть 3 – емкость 4 - задвижка Пусть - массовая подача нагнетателя, кг/с; - массовый расход через трубопроводную систему, кг/с, то если процесс стационарный (без утечек) = или через объемную производительность , = =  

• 
  Слайд 17

  Стационарность системы, записанное через закон сохранения энергии

  - кинетическая энергия течения жидкости – потенциальная энергия течения жидкости - потери на трении в трубе   Тогда закон сохранения энергии запишется как   При условии, что: =ρ получим: Т.к., течение жидкости в трубах обычно турбулентно, то то Где а – коэффициент пропорциональность (определяется графически).  

• 
  Слайд 18

  Характеристика трубопроводной системы

    Левая часть – напор, который развивает нагнетатель Правая часть – напор необходимы для поддержания статического давления Графически H(V) правая часть – это характеристика трубопроводной системы (парабола). Любой нагнетатель обладает определенной формой напорной характеристикой (А). Точка их пересечения α – рабочая точка системы, которая определяет рабочие параметры системы V и H. Подобный метод широко используется проектировании и выборе нагнетателей.

• 
  Слайд 19

  Термодинамические основы теории нагнетателей

  Для любого процесса в системе нагнетатель-окружающая среда уравнение энергетического баланса такое: Графически процесс выглядит так: Проинтегрировав уравнение, получим:   Введем полные энтальпии торможения, получим: где Т.к., теплообмена с внешней средой не предусмотрено, то тогда

• 
  Слайд 20

  Определение работы повышения давления

  первый закон термодинамики где - теплота, которая переходит к газу в результате трения; - теплообмен с окружающей средой.   Проинтегрируем получим: Теплообмен с окружающей средой отсутствует.   Работа сжатия совпадает с подведенной работой извне только при отсутствии потерь на трении.   При равенстве скоростей на входе и выходе нагнетателя, газ близок к идеальному, поэтому: Решая совместно оба уравнения получим уравнение Бернули:

• 
  Слайд 21

  Принцип действия динамического нагнетателя

  Принцип работы: Рабочее тело поступает через входной кольцевой участок между валом и входным патрубком в рабочее колесо, где после изменения направления от осевого на радиальное попадает в каналы, образованными рабочими лопатками. - абсолютная скорость движения рабочего тела; - переносная скорость; w – относительная скорость.   В каналах рабочему телу передается энергия от стенок и тогда   После выхода из рабочего колеса рабочее тело попадает в диффузор, где тормозится.

• 
  Слайд 22
  

  Основные обозначения: 1-1, 2-2, 3-3 и 4-4 – характерные сечения; - диаметры канала рабочего колеса; , , - ширина канала в этих сечениях; , - конструктивные углы (между касательными ко входной и выходной кромкам лопаток и касательной к дуге окружности); t – шаг лопаток; а – длина хорды сечения лопаток.  

• 
  Слайд 23

  Ступень осевого нагнетателя

  1 – входной патрубок 2 – рабочее колесо 3 – неподвижный лопаточный диффузор 4 – выходной патрубок 5 – вал

• 
  Слайд 24

  Уравнение Эйлера

  Изменение скорости в межлопаточном канале рабочего колеса Изменение скорости некоторой массы dm в течении времени τ от до вызвано действием силы Р, приложенной к массе:   Момент силы, действующей со стороны лопаток на элементарную массу газа: Элементарная работа: Интегрируя в пределах от 1 до 2, получим: Уравнение Эйлера

• 
  Слайд 25

  Центробежные вентиляторы

  Аэродинамическая схема центробежного вентилятора Ц 4-70 с размерами. 1 – рабочее колесо 2 – входной патрубок 3 – спиральный корпус 4 – гайка 5 -вал

• 
  Слайд 26

  Основные характеристики вентиляторов

  Давление создаваемое вентилятором: Полезная мощность: Где V - производительность Полный КПД: Статический КПД: Где Мощность двигателя: Где - КПД передачи (для валов =1, для клиноременной = 0,95) Коэффициент давления: Коэффициент производительности: Коэффициент мощности:

• 
  Слайд 27
  

  Коэффициент быстроходности:

• 
  Слайд 28

  Диапазон применение вентиляторов

• 
  Слайд 29

  Характеристики вентиляторов

  Размерная аэродинамическая характеристика – совокупность зависимостей полного и статического давления, потребляемой мощности, КПД, производительности при постоянной частоте вращения.

• 
  Слайд 30
  

  Диаграмма для выбора размера и частоты вращения центробежного вентилятора Ц 4-70

• 
  Слайд 31

  Безразмерная характеристика

• 
  Слайд 32

  Рабочие колеса центробежного вентилятора

  а – барабанное, б – кольцевое, в – коническое, г - трехдисковое, д – однодисковое, е – двустороннего всасывания, ж – бездисковое. Клепанные колеса повышенной жесткости а – со стержневыми тягами б – с удлинёнными лопатками

• 
  Слайд 33

  Лопатки вентилятора

• 
  Слайд 34

  Входной коллектор вентилятора

• 
  Слайд 35

  Корпус вентилятора

• 
  Слайд 36

  Конструктивные схемы вентиляторов

• 
  Слайд 37

  Осевые вентиляторы

• 
  Слайд 38

  Классификация вентиляторов

  1 – на одном валу рабочее колесо, двигатель и спрямляющий аппарат 1а – на одном валу рабочее колесо и двигатель 2 – на одном валу двигатель на опоре и рабочее колесо 2а – на одном валу двигатель и рабочее колесо 3 – колено находится в воздуховоде, двигатель вынесен наружу 4 – двигатель вынесен впереди всасывающего патрубка 5 – двигатель вынесен за поворотное колесо 6 – двигатель подсоединен с помощью клиноременной передачи

• 
  Слайд 39

  Конструкции осевых вентиляторов

  1 – рабочее колесо 2 – корпус 3 – электродвигатель 4 – фиксирующий винт 5 – прокладка 6 – рама 7 - стойка