Меню

Шерстюк насосы вентиляторы компрессоры

Насосы, вентиляторы и компрессоры, Шеретюк А.Н., 1972

Насосы, вентиляторы и компрессоры, Шеретюк А.Н., 1972.

В книге излагаются основы теории, расчета и эксплуатации лопастных машин —насосов, вентиляторов и компрессоров
Теория и расчет насосов н вентиляторов изложены с единых позиций При этом учтены особенности, связанные с возможностью возникновения кавитации в насосах Особое внимание уделено в книге насосам и вентиляторам тепловых электрических станций, а также компрессорам газотурбинных установок
Книга предназначается в качестве учебного пособия по курсу «Насосы, вентиляторы и компрессоры» для энергетических высших учебных заведении Кроме того, она может быть использована инженерами при проектировании насосов и воздуходувных машин, а также при их эксплуатация.

Спиральная камера.
Как уже указывалось, основное назначение спиральной камеры заключается в сборе жидкости, покинувшей рабочее коле со, к подаче ее о напорную линию. Средняя скорость потока в спиральной камере на расчетном режиме с меньше скорости на “выходе из рабочего колеса, поэтому в спиральной камере происходит частичное преобразование кинетической энергии в потенциальную, которое сопровождается большими потерями, т. е. малоэффективно.

С другой стороны, оптимальная скорость в спиральной камере обычно больше скорости в напорном трубопроводе с, что вынуждает устанавливать диффузор между спиральной камерой и напорной линией. Конструктивно диффузор выполняется заодно со спиральной камерой и служит ее продолжением (см. рис. 2.1. 2.3).

Спиральные камеры насосов изготовляются литыми, что позволяет обеспечить аэродинамически целесообразные формы; сечение камеры обычно круглое или грушевидное с плавным изменением проходного сечения за рабочим колесом (см. рис. 2.1).

СОДЕРЖАНИЕ.
Предисловие.
Основные обозначения.
Введение.
Раздел первый. НАСОСЫ И ВЕНТИЛЯТОРЫ.
Глава первая. Законы сохранения. Параметры работы машин.
§ 1.1. Уравнение неразрывности. Теорема количества движения. Уравнение Бернулли.
§ 1.2. Параметры работы насосов и вентиляторов.
§ 1.3. Определение необходимого капора насоса и вентилятора. Характеристика сети.
Глава вторая. Центробежные насосы и вентиляторы.
§ 2.1. Устройство одноступенчатого насоса и вентилятора.
§ 2.2. Рабочие колеса центробежного насоса и вентилятора.
§ 2.3. Вывод и анализ уравнения Эйлера.
§ 2.4. Радиальная решетка.
§ 2.5. Определение основных размеров рабочего колеса.
§ 2.6. Спиральная камера.
§ 2.7. Расчет одноступенчатого центробежного насоса и вентилятора.
§ 2.8. Переменный режим работы центробежного насоса (вентилятора).
§ 2.9. Многоступенчатые центробежные насосы.
Глава третья. Дымососы и мельничные вентиляторы.
§ 3.1. Особенности условии работы дымососов и мельничных вентиляторов.
§ 3.2. Износ рабочих лопастей и дисков дымососов.
§ 3.3. Влияние золы на параметры работы дымососов.
§ 3А. Мельничные вентиляторы.
Глава четвертая. Осевые насосы и вентили горы.
§ 4.1. Устройство осевого насоса и вентилятора.
§ 4.2. Схемы насосов и вентиляторов.
§ 4 3. Плоская решетка. Построение профилей.
§ 4.4. Теорема Жуковского о подтемной силе.
§ 4.5. Коэффициент полезного действия решетки.
§ 4.6. Экспериментальные данные для расчета плоских решеток.
§ 4.7. Рабочее колесо осевого насоса и вентилятора.
§ 4.8. Неподвижные элементы осевого насоса и вентилятора.
§ 4.9. Расчет осевого насоса и вентилятора.
Глава пятая. Характеристики насосов к вентиляторов, моделирование.
§ 5.1. Особенности характеристик насосов и вентиляторов.
§ 5.2. Пересчет характеристик геометрически подобных мотни.
§ 5.3. Безразмерные характеристики насосов н вентиляторов.
§ 5.4. Удельное число оборотов.
§ 5.5. Расчет насосов (вентиляторов) по методу подобия.
Глава шестая. Работа насосов (вентиляторов) на сеть.
§ 6.1. Работа одного насоса (вентилятора) на сеть.
§ 6.2. Максимальная высота всасывания насоса. Явление кавитации.
§ 6.З. Устойчивость работы насосов и вентиляторов. Помпаж.
§ 6.4. Совместная работа нескольких насосов (вентиляторов) на общую сеть.
§ 6.5. Регулирование подачи насосов и вентиляторов.
Глава седьмая. Конструкции насосов и вентиляторов.
§ 7.1. Типы центробежных насосов.
§ 7.2. Конструкции центробежных к осевых насосов.
§ 7.3. Типы центробежных вентиляторов.
§ 7.4. Конструкции центробежных и осевых вентиляторов и дымососов.
§ 7.5. Выбор насосов и вентиляторов по каталогам.
§ 7.6. Реконструкция центробежных насосов и вентиляторов.
Глава восьмая. Испытания и эксплуатация насосов и вентиляторов.
§ 3.1. Испытания насосов и вентиляторов.
§ 8.2. Пуск и обслуживание насосов и вентиляторов.
Раздел второй. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ И ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ.
Глава десятая. Некоторые сведения из термодинамики и газодинамики.
§ 9.1. Идеальный и реальный газы.
§ 9.2. Уравнения сохранения энергии.
§ 9.3. Теоретические процессы сжатия.
§ 9.4. Коэффициент полезного действия компрессоров.
§ 9 5. Охлаждение газа в компрессорах.
§ 9.6. Скорость звука. Число Маха.
§ 9.7. Использование газодинамических функций для расчета течений с учетом сжимаемости.
Глава десятая. Центробежные компрессоры.
§ 10.1. Устройство центробежного компрессора.
§ 10.2. Особенности рабочего колеса центробежного компрессора.
§ 10.3. Безлопастный диффузор.
§ 10.4. Лопастные и канальные диффузоры.
§ 10.5. Осе радиальные одноступенчатые компрессоры.
§ 10.6. Методика расчета центробежного компрессора.
§ 10.7. Конструкция центробежных компрессоров.
Глава одиннадцатая. Осевые компрессоры.
§ 11.1. Устройство осевого компрессора.
§ 11.2. Ступень осевого компрессора.
§ 11.3. Особенности течения в плоской решетке при больших дозвуковых скоростях.
§ 11.4. Методика расчета осевых компрессоров.
§ 11.5. Конструкции осевых компрессоров.
Глава двенадцатая. Характеристики компрессоров. Моделирование.
§ 12.1. Основные особенности характеристик компрессоров.
§ 12.2. Безразмерные и приведенные характеристики.
§ 12.3. Пересчет характеристик при изменении приведенного числа оборотов.
§ 12.4. Пересчет характеристик при изменении физических свойств газа.
§ 12.5. Работа компрессора на сеть. Помпаж.
§ 12.6. Расчет компрессоров по методу подобия.
§ 12.7. Задачи и основные способы регулирования компрессоров.
Литература.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Насосы, вентиляторы и компрессоры, Шеретюк А.Н., 1972 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России. Купить эту книгу

Источник

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

Вы здесь

Насосы, вентиляторы, компрессоры. Шерстюк А.Н. 1972

В книге излагаются основы теории, расчета и эксплуатации лопастных машин – насосов, вентиляторов и компрессоров. Теория и расчет насосов и вентиляторов изложены с единых позиций. При этом учтены особенности, связанные с возможностью возникновения кавитации в насосах. Особое внимание уделено в книге насосам и вентиляторам тепловых электрических станций, а также компрессорам газотурбинных установок. Книга предназначается в качестве учебного пособия по курсу «Насосы, вентиляторы и компрессоры» для энергетических высших учебных заведений. Кроме того, она может быть использована инженерами при проектировании насосов и воздуходувных машин, а также при их эксплуатации.

Предисловие
Основные обозначения
Введение

Раздел I. Насосы и вентиляторы

Глава 1. Законы сохранения. Параметры работы машин
Уравнение неразрывности. Теорема количества движения. Уравнение Бернулли
Параметры работы насосов и вентиляторов
Определение необходимого напора насоса и вентилятора. Характеристика сети

Глава 2. Центробежные насосы и вентиляторы
Устройство одноступенчатого насоса и вентилятора
Рабочие колеса центробежного насоса и вентилятора
Вывод и анализ уравнения Эйлера
Радиальная решетка
Определение основных размеров рабочего колеса
Спиральная камера
Расчет одноступенчатого центробежного насоса и вентилятора
Переменный режим работы центробежного насоса (вентилятора)
Многоступенчатые центробежные насосы

Глава 3. Дымососы и мельничные вентиляторы
Особенности условий работы дымососов и мельничных вентиляторов
Износ рабочих лопастей и дисков дымососов
Влияние золы на параметры работы дымососов
Мельничные вентиляторы

Глава 4. Осевые насосы и вентиляторы
Устройство осевого насоса и вентилятора
Схемы насосов и вентиляторов
Плоская решетка. Построение профилей
Теорема Жуковского о подъемной силе
Коэффициент полезного действия решетки
Экспериментальные данные для расчета плоских решеток
Рабочее колесо осевого насоса и вентилятора
Неподвижные элементы осевого насоса и вентилятора
Расчет осевого насоса и вентилятора

Глава 5. Характеристики насосов и вентиляторов, моделирование
Особенности характеристик насосов и вентиляторов
Пересчет характеристик геометрически подобных машин
Безразмерные характеристики насосов и вентиляторов
Удельное число оборотов
Расчет насосов (вентиляторов) по методу подобия

Глава 6. Работа насосов (вентиляторов) на сеть
Работа одного насоса (вентилятора) на сеть
Максимальная высота всасывания насоса. Явление кавитации
Устойчивость работы насосов и вентиляторов. Помпаж
Совместная работа нескольких насосов (вентиляторов) на общую сеть
Регулирование подачи насосов и вентиляторов

Глава 7. Конструкции насосов и вентиляторов
Типы центробежных насосов
Конструкции центробежных и осевых насосов
Типы центробежных вентиляторов
Конструкции центробежных и осевых вентиляторов и дымососов
Выбор насосов и вентиляторов по каталогам
Реконструкция центробежных насосов и вентиляторов

Глава 8. Испытания и эксплуатация насосов и вентиляторов
Испытания насосов и вентиляторов
Пуск и обслуживание насосов и вентиляторов

Раздел II. Центробежные и осевые компрессоры

Глава 9. Некоторые сведения из термодинамики и газодинамики
Идеальный и реальный газы
Уравнения сохранения энергии
Теоретические процессы сжатия
Коэффициент полезного действия компрессоров
Охлаждение газа в компрессорах
Скорость звука. Число Маха
Использование газодинамических функций для расчета течений с учетом сжимаемости

Глава 10. Центробежные компрессоры
Устройство центробежного компрессора
Особенности рабочего колеса центробежного компрессора
Безлопастный диффузор
Лопастные и канальные диффузоры
Осерадиальные одноступенчатые компрессоры
Методика расчета центробежного компрессора
Конструкция центробежных компрессоров

Глава 11. Осевые компрессоры
Устройство осевого компрессора
Ступень осевого компрессора
Особенности течения в плоской решетке при больших дозвуковых скоростях
Методика расчета осевых компрессоров
Конструкции осевых компрессоров

Глава 12. Характеристики компрессоров. Моделирование
Основные особенности характеристик компрессоров
Безразмерные и приведенные характеристики
Пересчет характеристик при изменении приведенного числа оборотов
Пересчет характеристик при изменении физических свойств газа
Работа компрессора на сеть. Помпаж
Расчет компрессоров по методу подобия
Задачи и основные способы регулирования компрессоров

Источник

П.И. Дячек НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ

2 Ш б П.И. Дячек НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, КОМПРЕССОРЫ Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Строительство» Издательство АСВ Москва 2013

3 Рецензенты: академик Национальной академии наук Республики Беларусь, заслуженный работник образования РБ, доктор технических наук, профессор, почетный профессор Белорусского аграрного технического университета Леонид Степанович Герасимович; заведующий кафедрой «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» Нижегородского архитектурно-строительного университета, член УМО по специальности Минобразования Российской Федерации, заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор Валерий Иосифович Бодров. Дячек П.И. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, с. ISBN Учебное пособие содержит сведения об основных типах нагнетателей, применяемых в области теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Рассмотрены основы теории нагнетателей, дана информация об их конструктивных элементах и технологических параметрах. Представлены варианты исполнения и области применения, а также примеры анализа режимов работы и выбора в зависимости от условий использования и требований нормативных документов. Для студентов высших учебных заведений университетского профиля, изучающих вопросы теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Издание полезно для проектировщиков и работников служб эксплуатации систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. ISBN Издательство АСВ, 2013 Ц Дячек П.И., 2013 Пётр Иванович Дячек НАСО атындагы ПМУ-д/и 1 академик С 1 & В Ш $ $,Л$ МеРзяякова а ты и д эд^^ооложкн: >Я. С. Романова Компьютерная’веротка: Е.М. Лютова ЭРЫ, КОМПРЕССОРЫ Пищ II itthттг 07iniSli щ 01 П1 98! Формат60×90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Уел. 27 п.л. Тираж 500 экз. Заказ ООО «Издательство АСВ» , Москва, Ярославское шоссе, 26, отдел реализации — оф. 511 тел., факс: (499) , Отпечатано способом ролевой струйной печати в ОАО «Первая Образцовая типография» Филиал «Чеховский Печатный Двор»

4 ПРЕДИСЛОВИЕ Объем потребляемой приводом насосов, вентиляторов и компрессоров энергии в энергетическом балансе государств столь значим (примерно 10%), что в условиях дефицита энергоносителей и угрозы потепления климата вопросы их применения становятся актуальными и значимыми для экономики с любой степенью развития промышленного производства. Значимо потребление энергии и приводом нагнетателей, применяемых в бытовых приборах. Насосы, вентиляторы, компрессоры относятся к основным элементам систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Без нагнетателей невозможно осуществить управляемое перемещение газов и жидкостей по рассматриваемым системам. Развитие на современном этапе промышленного производства, применение оборудования и станков в некоторых случаях вообще невозможно без стабильного функционирования нагнетателей. Например, функционирование системы аспирации современных деревообрабатывающих комплексов со скоростью подачи заготовок в несколько сотен метров в минуту невозможно без применения высокопроизводительной системы аспирации и пневмотранспорта отходов с помощью пылевых вентиляторов. Без компрессоров, вентиляторов и насосов вообще невозможно представить работу любой холодильной машины. Мощность привода нагнетателей, применяемых в бытовых и промышленных системах, изменяется в интервале от нескольких Вт до тысяч квт. В бытовых условиях применяется несколько сотен миллионов холодильников и кондиционеров, абсолютное большинство которых имеет компрессор. Без систем вентиляции, кондиционирования воздуха и холодоснабжения невозможна организация длительного хранения сезонно производимых продуктов питания. Каждая из этих систем имеет нагнетатель (вентилятор, насос, компрессор). В этом случае без вывода их на требуемый эксплуатационный режим невозможно бесперебойное снабжения населения продуктами питания и безопасное существование государств. Можно привести множество примеров невозможности организации требуемого режима функционирования объектов без применения насосов, вентиляторов, компрессоров. Насосо-, вентиляторо- и компрессоростроение — одна из отраслей машиностроительного производства. Лучшие современные продукты производства этой отрасли созданы с участием известных научных и конструкторских организаций (например, ЦАГИ им. Н Е. Жуковского, 3

Читайте также:  Фильтр осушитель для компрессора для чего нужен

5 МВТУ им. Н.Э. Баумана и др.) и имеют редко встречаемый в технике коэффициент полезного действия (r max= 0,93). В учебном пособии содержит краткие сведения об основных типах нагнетателей, применяемых в области теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Рассмотрены основы теории нагнетателей, дана информация об их конструктивных элементах и технологических параметрах, вариантах исполнения и области использования, представлены примеры анализа режимов работы и выбора в зависимости от условий применения и требований нормативных документов. Автор при написании учебника ставил своей задачей дать расширенный, характерный для университетского уровня, объем знаний, возможность восполнения их в процессе практической деятельности и формирования условий для дальнейшего более глубокого самостоятельного изучения вопросов применения насосов, вентиляторов, компрессоров. Содержание учебника определили 35-летний опыт автора преподавания данной дисциплины, обобщение практического опыта и рекомендаций большого числа специалистов в области теплогазоснабжения и вентиляции, а также требования: 1. Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста «Строительство». Квалификация — инженер. Министерство образования РФ, Москва, 2000 г. 2. Программа дисциплины «Насосы и вентиляторы». М.: МИСИ, с. 3. Базовой программы курса «Насосы, вентиляторы, компрессоры» подготовки инженеров по специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» (РБ). Целью предлагаемого читателям материала является приобретение необходимых теоретических знаний, освоение принципов и правил применения нагнетателей в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, методики их испытания и выбора. Базовыми дисциплинами при изучении данного курса являются: физика, механика жидкости и газа, техническая термодинамика, электротехника, теоретическая механика, охрана труда и техника безопасности и др. По рекомендации практических работников и ввиду особенностей плана подготовки специалистов в области теплогазоснабжения и вентиляции учебное пособие содержит краткую дополнительную информацию из смежных отраслей науки и техники. 4

6 ВВЕДЕНИЕ Функционирование технологических комплексов и жизнедеятельность человека в современном мире немыслимы без систем тепло- и холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Одна из основных ролей в этих системах принадлежит нагнетателям. Известно, что на обеспечение теплотой промышленных и бытовых потребителей расходуется около трети топливноэнергетических ресурсов, а на привод насосов и вентиляторов расходуется до 10% вырабатываемой электроэнергии. В этой связи важно подчеркнуть роль дисциплины «Насосы, вентиляторы, компрессоры» в подготовке инженеров и ее влияние на экономические показатели и качество функционирования систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Насосы, вентиляторы, компрессоры» студентами специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна». Расширенное изложение некоторых тем позволяет надеяться, что материалы книги будут полезны проектировщикам, а также работникам промышленности и эксплуатационных служб, занимающимся вопросами практического применения нагнетателей. По рекомендации специалистов в издание включены некоторые краткие сведения из курсов «Детали машин», «Электротехника» и т.д. В книге кратко излагаются вопросы теории нагнетателей, приводятся сведения об их конструктивных и эксплуатационных особенностях. В необходимых случаях приводятся также сведения об экономических последствиях применения того или иного нагнетателя или режима его эксплуатации. В соответствии с интенсивным расширением применения кондиционеров в книге, по сравнению с предыдущими изданиями других авторов, расширен объем информации по компрессорам. Это объясняется и тем, что они широко применяются в системах автоматизации и при производстве работ. Содержание книги и последовательность изложения материала базируются на опыте свыше 35-летнего преподавания автором этой дисциплины на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» сначала в Белорусском политехническом институте (БПИ), а после переименования и в Белорусском национальном техническом университете (БНТУ). Большое влияние на формирование содержания книги оказали учебники и монографии, написанные Б.С. Бабакиным, А.В. Быковым, Г.Г. Вахваховым, М.П. Калинушкиным, Б.В. Карасс- 5

7 вым, В.В. Поляковым, JI.C. Скворцовым, Т.С. Соломаховой, J1.C. Тимофеевским, В.М. Черкасским, А.Н. Шерстюком и др., а также собственный опыт участия в разработке и освоении производства вентиляторов в РБ, разработке и обследовании различных систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Некоторые графические материалы учебного пособия полностью или частично позаимствованы у изданий вышеперечисленных авторов, за что приношу им искреннюю благодарность. При работе над текстом автор руководствовался твердым убеждением, что инженерная деятельность должна базироваться на глубоком и системном знании физических процессов, формирующих режимы работы нагнетателей и последствия их применения. Материал излагается с умеренным применением математического аппарата. Последнее объясняется тем, что каждый, даже, казалось бы, простой, физический процесс при углублении познания его сущности требует для математического описания сложных и многофакторных зависимостей. Эти вопросы освещаются в специальной технической литературе и при наличии необходимых знаний могут быть освоены специалистами самостоятельно. Излишняя математизация учебного материала, по мнению автора, мешает первичному усвоению технической информации. Материалы, излагаемые в книге, базируются на знаниях, полученных ранее при изучении дисциплин: механика жидкости и газа, теоретическая механика, механика материалов и теория упругости, высшая математика, физика, термодинамика, тепломассообмен и др. Материалы книги поддерживают изучение курсов: отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха и холодоснабжение, инженерное оборудование зданий, теплоснабжение. Автор признателен инженеру-программисту Ю.А. Савченко, оказавшей неоценимую помощь в подготовке рукописи. Объем и содержание учебного пособия определены на основании программ данного курса в РФ и РБ, пожеланий практических работников и наличием информации по рассматриваемым вопросам. 6

8 1. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ НАГНЕТАТЕЛЕЙ Развитие человеческого общества неизбежно привело к созданию устройств для перемещения прежде всего воды — одного из веществ, определяющих жизнедеятельность людей, животных и растений. Первые исторические сведения о водоподъемных устройствах, приводимых в действие людьми и животными, относятся к истории Египта и датируются несколькими тысячелетиями до новой эры. Позже в Каире применяли насосы для подъема воды с глубины свыше 90 м, а в Александрии построили пожарный насос, отлитый из бронзы (V-IV вв. до н.э.). Упоминания о применении насосов, примитивных с точки зрения современного уровня развития данной области техники, относятся ко времени жизни Аристотеля (IV в. до н.э.), периоду царствования римского царя Августа (I в. до н.э.). Сведения о первом насосе с относительно удачной по современным воззрениям конструкцией относятся к 140 гг. до н. э.. Он был построен греческим механиком Ктезибием. б) Рис Двухцилиндровый насос Ктезибия (а), вращательные насосы Рамелли (б) По мере развития производственных отношений, организации мануфактур, специализации производства и расширения его масштабов совершенствовались орудия труда, в том числе и машины для перемещения жидкостей. Кроме поршневых насосов в XVI вв. стали создавать насосы вращательного действия (Рамелли, гг.), напоминающие по конструкции современные роторные насосы. Идея использования центробежной силы для подачи воды принадлежит Леонардо да Винчи (XV вв.). Автором идея не была 7

9 реализована. Первый рисунок центробежного насоса принадлежит итальянцу Жордано, по этой причине иногда изобретение этого типа нагнетателей ему и приписывается. Первый насос, использующий центробежную силу, был построен французом Бланкано ( гг.). Прообраз современного центробежного насоса создан в 1689 г. французским физиком Д. Папеном ( гг.), рис. 1.2, а. Видно, что конструктивно он схож с современными центробежными насосами, однако рабочее колесо его по условиям течения жидкости существенно уступает современным рабочим колесам (рис. 2.2). В 1750 г. член Петербургской академии наук Леонард Эйлер разработал теорию рабочего процесса центробежного насоса и в 1754 г. предложил его конструкцию, которая не нашла практического применения. Теория JI. Эйлера до сих пор актуальна и рассматривается в профильных учебных изданиях. Широкое распространение насосов в России началось с горнорудной промышленности. Горный мастер К.Д. Фролов на Змеиногорском руднике Алтая в XVIII в. построил несколько установок с поршневыми насосами для откачки воды из шахт и промывки россыпей. Изделия талантливого изобретателя К.Д. Фролова широко применялись в горной промышленности Урала и Алтая. В XIX в. Ньюкомен (1805 г., Англия) и американец Вортингтон ( гг.) применили поршневые насосы уже с паровыми двигателями различной конструкции. Рис Центробежный насос Палена (а) и центробежная воздуходувная машина А.А. Саблукова (б) Классическая схема и конструкция одноколесного центробежного насоса, применяющегося в различных модификациях и ныне, была выполнена американцем Андревсом в 1818 г. и существенно улучшена им же в 1846 г. Исследования Андревса привели к созда

11 шахтного вентилятора. Вновь интерес к диаметральным вентиляторам появился в середине XX столетия. Появившиеся после этого новые изобретения и патенты в области насосо- и вентиляторостроения не привели к созданию новых типов машин, а были лишь направлены на усовершенствование существующих. Теоретические работы О. Рейнольдса (Англия), Л. Прандгля (Германия) и выдающиеся труды Н.Е. Жуковского (Россия), относящиеся к концу XIX — началу XX в. привели к созданию научной основы современного насосо- и вентиляторостроения. Работы Н.Е. Жуковского «Видоизменение метода Кирхгофа» и «Теория воздушных винтов» легли в основу теории осевых нагнетателей, которая разработана его учениками К.А. Ушаковым, В. П. Ветчинкиным и др. Исключительно большое значение в развитии насосо- и вентиляторостроения в СССР принадлежало деятельности созданного в 1918 г. Н.Е. Жуковским Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ). Приоритет в разработке теории радиальных (центробежных) и осевых нагнетателей принадлежит ученым данного института. Лучшие мировые образцы центробежных и осевых машин созданы в лабораториях этого института. Максимальный КПД их достигает значения в 93%. Большой вклад в разработку высокоэффективных вентиляторов внесла советская школа вентиляторостроения, представляемая И.В. Брусиловским, А.Г. Бычковым, Г.Г. Вахваховым, М.Я. Гембаржевским, М.П. Калинушкиным, И.О. Керстеном, А.М. Комаровым, А.Г. Коровкиным, М.И. НевеЛьсоном, Т.С. Соломаховой, К.А. Ушаковым и др. В настоящее время на привод насосов, вентиляторов и компрессоров направляется значительная доля энергетических ресурсов государств. Только число компрессоров бытовых холодильников оценивается в сотни миллионов штук. Выпуск насосов только одной транснациональной корпорацией Grundfos достигает около 45 тыс. штук в день. 10

12 2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАГНЕТАТЕЛЯХ 2.1. Применение нагнетателей в системах теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха Функционирование в расчетном режиме систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха независимо от области их применения и назначения в абсолютном большинстве случаев невозможно без побудителя движения перемещаемых сред — нагнетателя. Назначение его повышение энергии перемещаемой жидкости, которая далее используется для преодоления сопротивления трубопроводной сети и на технологические нужды. Важность этого элемента гидравлической или газодинамической системы определяет и высокие требования к его функциональным возможностям. К нагнетателям, применяемым в данной области техники, предъявляются следующие требования: — соответствие их рабочих параметров характеристике перемещаемой среды, обслуживаемой сети и условиям места расположения; — экономичность и низкое энергопотребление; — возможность простого изменения рабочих параметров, управляемость; — устойчивость рабочих режимов и надежность в эксплуатации; — простота монтажа; — ремонтопригодность, простота эксплуатации и обслуживания; — санитарно-гигиеническая и экологическая безопасность; — эксплуатационная безопасность. Суть требований к нагнетателям рассматривается в последующих материалах. Отметим, что применение тех или иных технических устройств и агрегатов в современных условиях должно исходить из системного подхода при решении поставленных задач. В настоящее время трудно представить производственную деятельность без применения нагнетателей. Спектр применения их очень широк. В системах дальнего газоснабжения газ перемещается на большие расстояния по трубопроводам с давлением до 85 атмосфер (-8,5 МПа). В этом случае снабжение газовым топливом потребителей, удаленных от месторождений на тысячи километров невозможно без высокопроизводительных газовых компрессоров. С помощью насосов со сходными рабочими параметрами перемешается на дальние расстояния по трубопроводам и нефть. Пожалуй, самую многочисленную группу нагнетателей представляют ком 11

13 прессоры бытовых холодильников, число их составляет несколько сотен миллионов штук. В системах теплоснабжения сетевые, подпиточные и циркуляционные насосы обеспечивают теплотой и горячей водой бытовых и промышленных потребителей. Функционирование теплоэнергетических установок невозможно без дымососов, дутьевых вентиляторов; подпиточных, циркуляционных, конденсатных и т.д. насосов. Все системы вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных, гражданских, общественных и других зданий не могут функционировать без их активного элемента вентилятора. В системах аспирации, например, деревообрабатывающих предприятий без вентиляторов невозможно удаление с рабочего поля отходов производства. Неудовлетворительная работа вентилятора в этом и многих других случаях приводит к снижению качества изделий, а в отдельных случаях и к остановке производства. Удаление с мест выделения газовых агрессивных, взрыво- и пожароопасных веществ в некоторых случаях наиболее безопасно осуществлять с помощью эжекторов. Очень широкое применение в тепловых узлах жилых домов нашли элеваторы. Эжекторы и элеваторы относятся к классу струйных нагнетателей. Применение струйных нагнетателей не ограничивается приведенными здесь двумя достаточно обширными областями их применения. Пожалуй, самой массовой областью применения нагнетателей является бытовая сфера. Это бытовые холодильники и кондиционеры, основным элементом которых является компрессор, различного вида малогабаритные вентиляторы. Широкое применение малогабаритные вентиляторы находят в электронике и радиотехнике для отвода теплоты от тепловыделяющих элементов. Можно утверждать, что в настоящее время функционируют многие сотни миллионов нагнетателей, которые потребляют значительную часть энергетических ресурсов государств. Одна из транснациональных корпораций выпускает 45 тыс. насосов каждые сутки. Приведенные факты настоятельно требуют внимательного и глубокого подхода при изучении данного типа технических устройств. В процессе изучения данного курса студенту придется встречаться со специальными и общетехническими терминами и определениями. В этой связи полезно привести их в начале освоения материала. Специальные термины и определения приведены в ГОСТ «Насосы. Термины и определения», а также в ГОСТ «Оборудование для кондиционирования воздуха, вентиляции и отопления. Термины и определения». Некоторые из специальных терминов и определений приводятся в данном разделе и выделены 12

Читайте также:  Признаки сломанного компрессора в холодильнике

14 жирным шрифтом. По мере изучения материала список их будет пополняться. Гидравлическая машина — устройство или комплекс устройств, преобразующих работу в энергию жидкости и наоборот. К машинам, преобразующим энергию жидкости в механическую энергию, относятся различные виды гидродвигателей; паровые, газовые и гидравлические турбины. Газовые турбины, применяемые в холодильной технике, называются детандерами. К гидравлическим машинам относятся и нагнетатели. Нагнетатель — гидравлическая машина, предназначенная для преобразования энергии внешнего источника (механической, электрической, химической и т.п.) в энергию потока жидкости (потенциальную и (или) кинетическую). Вакуумный насос — машина, предназначенная для удаления газов и паров из сосудов с целью получения в них разрежения (вакуума). Нагнетательная (насосная, вентиляторная, компрессорная) установка — нагнетатель с системой обеспечения собственных условий функционирования и с короткими (присоединительными) участками сети, предназначенными для подвода и отвода рабочей жидкости. Сеть — система сообщающихся трубопроводов, фасонных частей, запорно-регулирующих устройств и проточных частей обслуживаемых нагнетателем объектов, предназначенных для целенаправленного перемещения рабочей жидкости. Гидравлическая (газодинамическая, аэродинамическая) система — включает нагнетатель (нагнетатели) и обслуживаемую им (ими) трубопроводную сеть. Конфигурация системы — комплекс геометрических и технологических величин, дающих сведения о трассировке сети, расположении всех элементов и закономерностях изменения параметров, характеризующих ее состояние. Рабочая жидкость — газовые или капельные жидкости (чистые и с примесями), перемещаемые нагнетателем. Внутренние воздействия — случайные или закономерные изменения отдельных параметров системы, влекущие за собой изменение других параметров этой же системы. Внешние воздействия — воздействия, не относящиеся к комплексу процессов и параметров, характеризующих состояние системы, и приводящие к выводу ее из состояния равновесия. 13

15 2.2. Классификация нагнетателей. Общие сведения о нагнетателях Нагнетатели, как уже было отмечено, относятся к классу гидравлических машин. Гидравлическая машина, в которой энергия жидкости передается другому носителю (в том числе и с преобразованием в другой вид энергии), называется гидравлическим двигателем. Одним из видов гидравлических двигателей является турбина, преобразующая, например, энергию пара в механическую энергию вращающегося вала, которая далее в генераторе преобразуется в электрическую энергию. Нагнетатели выполняют функцию, обратную назначению гидравлических двигателей. По виду перемещаемых жидкостей нагнетатели делятся на две группы: насосы (перемещают капельные жидкости) и газодувные машины (перемещают газы). Газодувные машины, в свою очередь, подразделяются на вентиляторы, газодувки и компрессоры. Вентилятор (лат. ventilator

букв, веяльщик; от ventilo — вею, махаю, дую) — устройство, создающее избыточное (до 15 ООО Па) давление воздуха или другого газа, в том числе и при наличии в перемещаемой среде примесей. По развиваемому давлению вентиляторы делятся на вентиляторы низкого (до 1000 Па), среднего ( Па) и высокого ( Па) давления. Размеры рабочих органов выпускаемых промышленностью вентиляторов изменяются в достаточно широких пределах. От нескольких сантиметров в малогабаритных вентиляторах и до 8 м в вентиляторах специального назначения. Производительность отдельных образцов вентиляторов составляет от нескольких литров до миллионов м3/ч перемещаемого воздуха. Газодувки и компрессоры развивают давление свыше Па. Различие между ними состоит в наличии или отсутствии искусственного охлаждения рабочих органов. У газодувок отсутствуют системы искусственного охлаждения полостей, где происходит сжатие перемещаемого газа. Насос — устройство для перемещения капельной жидкости в результате передачи ей энергии (потенциальной и (или) кинетической) от внешнего источника. Наиболее крупные образцы современных типов насосов перемещают м /ч жидкости и развивают напор 3500 м и более. По развиваемому напору насосы делятся на низконапорные (Н 60 м). 14

16 По характеру и параметрам перемещаемой среды нагнетатели делятся на нагнетатели общего применения (общетехнические) и специальные. В нагнетателях специального применения учтены особенности воздействия перемещаемой жидкости на конструктивные элементы нагнетателя. Общетехнические нагнетатели предназначены для перемещения условно чистых воздуха или воды с параметрами, близкими к нормальным. Вентиляторы специального применения бывают крышные, пылевые, искробезопасные, коррозионностойкие, дымососы, тропического исполнения и т.д. К специальным насосам относят теплофикационные, подпиточные, циркуляционные, конденсатные и т.п. Классификация или разделение нагнетателей на группы с близкими или совпадающими свойствам (параметрами, характеристиками) достаточно сложная задача, вызванная прежде всего их большим разнообразием. В этой связи достаточно отметить, что по ГОСТ «Насосы. Термины и определения» имеют собственные названия 130 различных насосов. В настоящее время наиболее часто применяется классификация по способу повышения энергии перемещаемой жидкости и характеру течения ее в проточных частях нагнетателя. Сокращенная таблица такой классификации, которую можно назвать классификацией по энергетическим (кинематическим) признакам, приведена на рис Большинство нагнетателей по способу повышения энергии перемещаемой жидкости можно отнести к одной из трех групп: динамические, струйные и объемные. Динамические нагнетатели передают энергию жидкости в результате силового взаимодействия их рабочих органов с перемещаемым потоком. В струйных нагнетателях повышение энергии перемещаемой жидкости осуществляется за счет энергии струи другой жидкости. Нагнетатели этих групп повышают и потенциальную и кинетическую энергию перемещаемой среды. В объемных нагнетателях повышается потенциальная энергия жидкости за счет сжатия ее в рабочих полостях этой группы нагнетателей. Далее энергия сжатой среды может преобразовываться в кинетическую, расходоваться на перемещение жидкости по трубопроводной сети, совершать работу в технологических установках и т.д. 15

17 Нагнетатели Динамические Струйные Объемные Рис Классификация нагнетателей по способу повышения энергии перемещаемой жидкости и характеру течения ее в проточных частях Представленные выше сведения о нагнетателях, а также краткая и в некоторой степени условная их классификация дают далеко не полные сведения обо всем многообразии данной группы гидравлических машин. Сбор полной информации о применяемых нагнетателях требует многолетних временных затрат целого трудового коллектива и с точки зрения отдельной узкой сферы их применения не имеет существенной практической пользы. Радиальные (центробежные) нагнетатели являются самыми массовыми по применению в промышленных установках. Схемы радиального вентилятора и центробежного насоса приведены на рис Отметим, что в некоторых литературных источниках элемент конструкции, представленный на рис. 2.2 и далее на рис. 2.3 как ступица, обозначается как втулка. Согласно определению, представленному в политехническом словаре, ступица — центральная, обычно утолщенная часть колеса с отверстием для посадки его на ось или вал. А втулка — цилиндрическая или коническая деталь машины с осевым (продольным) отверстием, в которое входит сопрягаемая деталь. По мнению автора, применительно к рассматриваемому элементу нагнетателей правильней применение термина «ступица». Этот термин в дальнейшем и будет применяться в тексте учебника. Рассматриваемый тип вентиляторов и насосов имеет одинаковый принцип действия. Вращающееся рабочее колесо лопатками секционировано на отдельные межлопаточные каналы-ячейки. Находящаяся в них жидкость закручивается, и в этом состоянии на нее действует центробежная сила Г, направленная вдоль радиуса и от оси вращения: 16

18 7 = ptoj (2.1) Г здесь p — объемная масса рабочей жидкости; со — угловая скорость рабочего колеса; V — объем межлопаточного канала; R — радиус вращения элементарного объема dv. лопаточных каналов, отдельные канале корпуса и направляются тотовй-ьёвзйбйшйэтся ( н&йшшщ «академик СТБеисемозк-‘ атындагы гылыми К 1Т А П Х А Н А О Рис Схема радиального вентилятора (слева) и центробежного насоса: 1 — всасывающий патрубок; 2, 3, 4 — соответственно передняя, задняя панель корпуса вентилятора и обечайка; 5, 6, 7 — конструктивные элементы рабочего колеса (5 — задний диск, б — лопатки рабочего колеса, 7 — передний диск); 8 — вал привода рабочего колеса; 9 — нагнетательное отверстие; 10 — язык; 11 — спиральный канал корпуса; 12 — рабочее колесо насоса; 13 — ступица рабочего колеса вентилятора л _ Ь & Ц — 9 с ъ Под действием центробежной s u m жигптгп выходит из межспиральном. По мере 17

19 повышения расхода жидкости в канале площадь поперечного сечения его увеличивается. Рабочее колесо вращается в направлении раскрытия спирального канала и тем самым способствует перемещению жидкости в сторону нагнетательного патрубка. Движение жидкости подчиняется закону неразрывности и на место ушедших объемов через всасывающий патрубок и входное отверстие рабочего колеса поступают новые. Общий характер движения жидкости в пределах рабочего колеса вдоль радиуса, т.е. радиальный. В вентиляторостроении в мировой практике этот тип нагнетателя традиционно называют по характеру перемещения жидкости в рабочем колесе, т.е. радиальный. В насосо- и компрессоростроении такие нагнетатели получили название центробежных, т.е. по характеру силы, действующей на поток перемещаемой жидкости. При изменении направления вращения колеса направление действующей на жидкость силы не меняется. Она будет перемещаться тоже в том же направлении. Однако в этом случае направление движения жидкости в спиральном канале не будет совпадать с направлением вращения рабочего колеса и последнее, в силу формируемого на выходе поля скоростей, будет способствовать снижению производительности нагнетателя. Расход жидкости в обслуживаемой нагнетателем сети значительно снизится. В радиальных (центробежных) нагнетателях рабочее колесо должно вращаться в направлении раскрытия спирального канала. Радиальные (центробежные) нагнетатели относятся к классу нереверсивных. Изменение направления вращения рабочего колеса не приводит к изменению направления перемещения рабочей жидкости. По рис. 2.2 видно, что схемы вентилятора и насоса являются зеркальным отражением друг друга. Этот тип нагнетателей при полной схожести параметров и размеров имеет промышленные образцы с вращением рабочего колеса «по» и «против» часовой стрелки, если смотреть со стороны всасывающего патрубка. При схожести принципа действия рассматриваемый вентилятор и насос имеют конструктивные отличия. Они обуславливаются существенным различием физических параметров перемещаемых жидкостей, и прежде всего различием объемной массы и вязкости. В настоящее время радиальные нагнетатели, как уже было отмечено выше, являются самыми массовыми нагнетателями промышленного применения. Например, диаметр рабочего колеса при-

20 меняемых в промышленности образцов вентиляторов изменяется от нескольких сантиметров до 5 м. Вентиляторы с таким рабочим колесом применяются для проветривания горных выработок и имеют производительность около 1 ООО ООО м3/ч. Широк диапазон и развиваемого промышленными образцами радиальных (центробежных) нагнетателей давления: от нескольких сотен Па у вентиляторов и до сотен МПа у насосов. Этому типу нагнетателей научные и конструкторские учреждения уделяют значительное внимание, и по этой причине он имеет и наиболее совершенную конструкцию. Лучшие образцы радиальных вентиляторов созданы в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) им. Н.Е. Жуковского. Максимальный КПД этого типа промышленных образцов нагнетателей имеет значение 91%. Единственный их недостаток обусловлен характером взаимного положения всасывающего и нагнетающего патрубков. Они могут быть включены в сеть только в месте поворота ее на угол в 90 и со смещением оси подводящих и отводящих трубопроводов. Подробно радиальные нагнетатели будут рассматриваться в последующих материалах. Следующим после радиального по массовости применения является осевой нагнетатель. Схема его представлена на рис Рис Схема осевого нагнетателя: 1 — всасывающий коллектор; 2 — корпус (обечайка); 3, 4 — соответственно лопатки и ступица рабочего колеса; 5 — вал привода; б — обтекатель Осевой нагнетатель может не иметь всасывающего коллектора, в этом случае оба торца корпуса оборудованы фланцами для присоединения его к трубопроводам сети. Как уже отмечено выше, назначение нагнетателя повышение энергии жидкости: потенциальной и кинетической. Повышение по- 19

Читайте также:  Компрессор атлас копко двигатель

21 I тенциальной энергии выражается в том, что за рабочим колесом статическое давление больше, чем до рабочего колеса. Перепад статического давления может формироваться из-за неодинаковых условий обтекания лопаток набегающим потоком жидкости. Если со стороны одной из плоскостей лопатки скорость движения потока будет выше, чем со стороны другой плоскости, то в соответствии с законом сохранения энергии увеличение скорости приводит к снижению статического давления. На лопатке, таким образом, формируется перепад давления. Кроме того, перемещение лопатки в инерционной жидкости создает перед ней область повышенного давления, а за ней зону разрежения. Это явление тоже является одной из причин формирования перепада давления на рабочем колесе. При прохождении жидкости через рабочее колесо может увеличиваться и кинетическая энергия потока — за счет увеличения скорости путем закрутки потока при прохождении через рабочее колесо, а также за счет силового взаимодействия лопаток рабочего колеса с перемещаемой жидкостью. Последнее можно объяснить на примере упругого удара шара о наклонно установленную неподвижную жесткую преграду. Угол встречи шара с преградой и угол отскока его от преграды будут равны. При оговоренном допущении об отсутствии потерь энергии будут равны и скорости полета до и после удара. Применительно к осевому нагнетателю наклонно установленная лопатка вследствие упругого взаимодействия с молекулами придает им соответствующее направление движения и повышает их кинетическую энергию. Общий характер движения жидкости в нагнетателе вдоль его оси. Отсюда и название этого типа нагнетателя осевой. Нагнетатель применяется для перемещения капельных (осевые насосы) и газообразных жидкостей (осевые вентиляторы и компрессоры). Изменение направления вращения рабочего колеса приводит к изменению направления перемещения потока. Нагнетатель реверсивен. В зависимости от формы сечения лопаток прямой и обратный потоки при применении реверса могут быть неодинаковыми по величине. Осевые нагнетатели нашли широкое применение в технике. Это промышленные и бытовые вентиляторы, холодильные компрессоры и компрессоры систем дальнего газоснабжения, насосы для различных условий применения. Можно также упомянуть в этой связи винты самолетов и вертолетов. Высокий уровень развития аэродинамики летательных аппаратов позволил создать и высококачественные образцы осевых вентиляторов. Существенный вклад в раз 20

22 работку осевых нагнетателей внес ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского. Лучшие образцы осевых нагнетателей имеют КПД даже больший, чем у радиальных. Диапазон изменения размеров рабочего колеса у них тоже больший, чем у радиальных. Известны образцы промышленных осевых вентиляторов с диаметром рабочего колеса 8 м. Осевые нагнетатели просты в изготовлении, удобны в компоновке с сетями. Массогабаритные показатели у них при равной производительности в несколько раз ниже, чем у радиальных. Однако они развивают меньшее давление (напор), чем радиальные. Промежуточное положение между радиальными и осевыми нагнетате- ^ лями занимают диагональные нагнетатели, фрагмент схемы такого нагне- О тателя представлен на ри вых нагнетателей они отличаются конусообразной ступицей, такую же форму имеет и корпус. Перемещаемая жидкость испытывает силовое воздействие со стороны наклонно установленных лопаток, которые и придают ей движение вдоль оси (характерный признак осевых нагнетателей). За счет конусообразной ступицы поток движется и вдоль лопатки. При движении вдоль лопатки поток жидкости частично закручивается и получает дополнительную энергию за счет центробежной силы (характерный признак радиальных нагнетателей). Таким образом, у этого типа нагнетателей имеется осевая и радиальная составляющие движения. Результирующее движение потока осуществляется вдоль диагонали параллелограмма скоростей. Отсюда и название нагнетателя диагональный. Иногда этот тип нагнетателей называют ускоренный осевой. В зависимости от формы ступицы и лопаток нагнетатель может в различных пропорциях сочетать признаки осевых и радиальных нагнетателей. Этот тип нагнетателей находит применение в системах водоснабжения. В СССР выпускался диагональный отопительный насос ЦНИИПС. Диаметральный вентилятор изобрел француз П. Мортье в 1892 г. (рис. 2.5). Интерес к нему проявился в середине XX столетия. Большой вклад в совершенствование этого типа вентиляторов внес ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского. Входящие во всасывающий патрубок потоки воздуха в процессе взаимодействия с кольцевым вихрем, формируемым вращающимся рабочим колесом, прижимаются к нижней части корпуса.

23 В результате силового взаимодействия с лопатками рабочего колеса в этой зоне потоки воздуха перемещаются в нагнетательный патрубок вентилятора. Общий характер движения воздуха при взаимодействии с рабочим колесом приблизительно совпадает с направлением диаметра. Отсюда и название вентилятора — диаметральный. Рис Схема диаметрального вентилятора: 1 — рабочее колесо; 2 корпус; 3 — неподвижная лопатка Неподвижная лопатка 3 предназначена для стабилизации течения внутри колеса. Она усложняет его конструкцию и в ряде образцов вентилятора не применяется. Детальный анализ элементов силового взаимодействия рабочего колеса диаметрального вентилятора с перемещаемым потоком воздуха до сих пор не выполнен. Вклад в повышение энергетических параметров воздуха в вентиляторе вносит взаимодействие, характерное для осевых нагнетателей. Это просматривается при анализе положения лопаток в верхней части колеса. Такое взаимодействие частиц воздуха и лопаток способствует переносу воздуха из всасывающего патрубка во внутреннюю полость рабочего колеса и повышению в ней давления. При этом потоки воздуха после отскока от лопаток направляются преимущественно в нижнюю часть внутренней полости. Положение лопаток уже в области нагнетающего патрубка позволяет утверждать, что силовое взаимодействие, характерное для осевых нагнетателей, возможно и в этой части нагнетателя. Вклад в повышение энергии перемещаемого потока вносит и центробежная сила. Корпус на некотором участке дуги рабочего колеса имеет цилиндрическую форму и располагается с малым отступом от него. По этой причине воздух, находящийся в межлопаточном пространстве, практически локализован корпусом. Закрутка его 22

24 рабочим колесом приводит к формированию центробежной силы, которая и инициирует выход его из колеса в области нагнетающего патрубка. Представленный выше характер силового взаимодействия в диаметральном вентиляторе обеспечивается характером сечения и углом установки лопаток в рабочем колесе, а также формой корпуса вентилятора. Нагнетатель не реверсивен. Преимущество диаметральных вентиляторов по отношению к радиальным заключается в том, что рабочее колесо диаметральных вентиляторов может иметь достаточно большую ширину. Всасывающий и нагнетающий патрубки имеют форму вытянутого прямо* угольника, что позволяет присоединять их к прямоугольным отверстиям технологических отсосов или врезать в участки сети, состоящие из прямоугольных воздуховодов. Вентиляторы этого типа развивают достаточно высокие давления, однако применение их сдерживается невысоким КПД, который не превышает 65%. Диаметральные вентиляторы характеризуются также высоким уровнем шума и возможностью появления неустойчивых рабочих режимов. Диаметральные вентиляторы нашли применение в системах кондиционирования воздуха. В частности, в качестве побудителя движения воздуха во внутренних настенных блоках сплит-систем. Важным представителем динамических нагнетателей является и вихревой нагнетатель, применяемый преимущественно как насос. Схема его представлена на рис Рис Схема вихревого нагнетателя: 1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 вал привода рабочего колеса; 4 — всасывающий патрубок; 5 — нагнетающий патрубок Перемещаемая нагнетателем жидкость из всасывающего патрубка попадает в кольцевой канал корпуса и в ячейки рабочего колеса. При вращении колеса жидкость в ячейках перемещается по 23

25 круговой траектории и. Вследствие этого формируется центробежная сила Т, которая вынуждает находящийся в межлопаточном пространстве объем выходить из него в радиальном направлении. На его место в нижней части ячейки поступает новый объем жидкости, и, благодаря форме кольцевого канала и форме ячеек в каждой из них формируется вращательное движение по траектории w. Процесс вращения жидкости в ячейках ускоряющийся, т.е. угловая и линейная скорости вращения постоянно увеличиваются, увеличивается и энергия перемещаемого потока. Результирующая траектория движения s является суммой от сложения движения по траектории и и w. В технике такой характер движения называется вихревым жгутами. Отсюда и название нагнетателя — вихревой. После совмещения ячейки с отверстием в нагнетающем патрубке жидкость из нее под действием центробежной силы выходит в трубопровод. Вихревые нагнетатели реверсивны. Создаваемое вихревым насосом давление при прочих равных условиях в 3-5 раз выше, чем у центробежного. Проще и его конструкция: и по составу конструктивных элементов, и по технологии их изготовления. Недостатком, ограничивающим его применение, является низкий КПД (до 45%), обуславливаемый интенсивным вращательным движением жидкости в ячейках и сопутствующими этому процессу внутренними потерями энергии. Может применяться и для перемещения газов (компрессор), а также смесей жидкости и газов. Схема струйного нагнетателя представлена на рис Рис Схема струйного нагнетателя: 1 — сопло; 2 — конфузор; 3 — камера смешения; 4 — диффузор В струйных нагнетателях повышение энергии подмешиваемой жидкости (ПЖ) осуществляется за счет энергии струи рабочей жидкости (РЖ). Для формирования потока рабочей жидкости требуется 24

26 дополнительный нагнетатель. Струя рабочей жидкости, выходящая из сопла с высокой скоростью, преимущественно за счет сил трения вовлекает в движение (эжектирует) прилегающие к ней слои подмешиваемой жидкости. В камере смешения происходит выравнивание параметров смешиваемых потоков (температуры, концентрации, скорости и т.п.), а в диффузоре за счет снижения скорости смеси кинетическая энергия потока преобразуется в статическое давление, которое далее расходуется для перемещения смеси по трубопроводам. Коэффициент полезного действия струйных нагнетателей в среднем равен 25%. В зависимости от вида перемещаемой жидкости традиционно сложились различные названия струйных нагнетателей. При перемещении воды их называют элеваторами, при перемещении газов эжекторами, при перемещении паров жидкостей — инжекторами. Несмотря на низкий КПД, струйные нагнетатели имеют свою область применения. Прежде всего это тепловые узлы жилых домов с элеваторными системами отопления. В вентиляции бывают ситуации, где применение эжекторов позволяет получить единственно возможный вариант решения проблемы. Например, при удалении от источника взрывопожароопасных или агрессивных выделений. Перемещаемая жидкость с опасными примесями в струйном нагнетателе разбавляется до безопасных концентраций, и транспортировка ее далее по сети может осуществляться без вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций. Применение вентилятора в этой ситуации, ввиду наличия вероятности зажигания взрывопожароопасной смеси, не гарантирует безопасной работы системы. Объемные нагнетатели условно относят к группе нагнетателей постоянной производительности. Количество перемещаемой ими рабочей жидкости в пределах допустимого диапазона изменения развиваемого давления в некоторых случаях мало зависит от сопротивления сети. В трубопроводную сеть при отсутствии управляющих воздействий они подают постоянное во времени количество рабочей жидкости. Самым массовым из объемных является поршневой нагнетатель (рис. 2.8). Применяется для перемещения газообразных и капельных жидкостей. В процессе совершения рабочего цикла объемные нагнетатели повышают потенциальную энергию жидкости путем увеличения ее статического давления. Вращающийся коленвал 6 через шатун 5 придает поршню 2 возвратнопоступательное движение в цилиндре 1. При движении поршня сверху вниз открываются всасывающие клапаны 4, и объем цилинд 25

27 ра заполняется рабочей жидкостью. При обратном движении поршень сжимает жидкость и увеличивает ее статическое давление. В процессе этого же перемещения поршня рабочая жидкость через нагнетающие клапаны 3 выталкивается в трубопроводную сеть. Зазор между движущимся поршнем и неподвижным цилиндром уплотняется с помощью специальных компрессионных колец. При неоднократном повторении цикла осуществляется пульсирующая подача жидкости потребителю. Возвратно-поступательное движение поршня приводит к появлению сил инерции. По этой причине работа поршневого нагнетателя сопровождается вибрацией. Для снижения уровня вибрации и инерционных нагрузок на конструктивные элементы нагнетателя ограничивается частота вращения коленвала, приводящая к ограничению производительности этого типа нагнетателей. Область развиваемых ими давлений ограничивается интервалом Рис Схема поршневого нагнетателя 0,2-100 МПа. Поршневой нагнетатель нереверсивен. При любом направлении вращения коленвала жидкость подается потребителю в одинаковых объемах. В настоящее время поршневые нагнетатели находят широкое применение в различных областях науки и техники. И особенно массовое в бытовых холодильниках и кондиционерах. Поршневые нагнетатели отличаются большим многообразием конструктивных исполнений: одно- и многоцилиндровые, с различным расположением цилиндров при одном используемом коленчатом вале, конструктивными особенностями и числом клапанов и т.д. Модификацией поршневого нагнетателя являются плунжерные и мембранные нагнетатели. Более низкий уровень вибрации и инерционных сил характерен для роторных нагнетателей, два вида роторных нагнетателей представлены на рис В технике применяется много типов ро- 26

Источник

Adblock
detector