строят зависимости степени повышения давления от коэффициента смешения.

Тягодутьевые машины Дымососы – транспортируют дымовые газы по газоходам котла и дымовой трубе и совместно с последней преодолевают сопротивление этого тракта и системы золоудаления.

Дутьевые вентиляторы работают на наружном воздухе, подавая его через систему воздуховодов и воздухоподогреватель в топочную камеру.

И дымососы, и дутьевые вентиляторы имеют рабочие колеса с загнутыми назад лопатками. В обозначениях дымососов присутствуют буквы ДН (дымосос с загнутыми назад лопатками) и цифры – диаметр рабочего колеса в дециметрах. Например, ДН-15 – дымосос с загнутыми назад лопатками и диаметром рабочего колеса 1500 мм. В обозначении дутьевых вентиляторов – ВДН (вентилятор дутьевой с загнутыми назад лопатками) и также диаметр в дециметрах.

Тягодутьевые машины развивают высокие давления: дымососы – до 9000 Па, дутьевые вентиляторы – до 5000 Па.

Главные эксплуатационные особенности дымососов – это возможность работы при высоких температурах (до 400 С) и при высоком содержании пыли (золы) – до 2 г/м3. В этой связи дымососы нередко используются в системах пылеочистки газов.

Обязательным элементом дымососов и дутьевых вентиляторов является направляющий аппарат (см. лекцию 8). Построив характеристики данного дымососа при разных углах установки направляющего аппарата и выделив на них участки экономичной работы, получают некоторую область – зону экономичной работы, которые используются для подбора дымососа (аналогично сводным характеристикам общепромышленных вентиляторов). Сводный график для дутьевых вентиляторов представлен на рис.15.2. При выборе типоразмера тягодутьевой машины необходимо стремиться к тому, чтобы рабочая точка была возможно ближе к режиму максимального к. п. д., который обозначен на индивидуальных характеристиках (в промышленных каталогах).

давлений до 5 МПа.

ВОДОКОЛЬЦЕВЫЕ ВАКУУМ-НАСОСЫ Насосы этого типа применяются для отсасывания воздуха и создания вакуума. Устройство такого насоса показано на рис. 13.9. В цилиндрическом корпусе 1 с крышками 2 и 3 эксцентрично расположен ротор 4 с лопастями 5. При вращении ротора вода, частично заполняющая корпус, отбрасывается к его переферии, образуя кольцевой объем. При этом объемы, находящиеся между лопастями, изменяются в зависимости от их положения. Поэтому возникает всасывание воздуха через серповидное отверстие 7, сообщающееся с патрубком 6. В левой части, где объем уменьшается, происходит вытеснение воздуха через отверстие 8 и патрубок 9.

В идеальном случае (при отсутствии зазора между лопастями и корпусом) вакуум-насос может создавать во всасывающем патрубке давление, равное давлению насыщения пара. При температуре T293 К оно будет равно 2.38 кПа.

Струйные нагнетатели Струйные нагнетатели получили широкое применение в качестве элеваторов на вводе теплосетей в здания (для обеспечения смешения и циркуляции воды), а также в качестве эжекторов в системах вытяжной вентиляции взрывоопасных помещений, в качестве инжекторов в холодильных установках и в других случаях.

Струйные нагнетатели состоят из сопла 1, куда подается эжектирующая жидкость; камеры смешения 2, где происходит смешение эжектирующей и эжектируемой жидкостей и диффузора 3. Эжектирующая жидкость, подаваемая к соплу, выходит из него с большой скоростью, образуя струю, которая захватывает в камере смешения эжектируемую жидкость. В камере смешения происходит частичное выравнивание поля скоростей и повышение статического давления. Это повышение продолжается в диффузоре.

Для подачи воздуха к соплу применяются вентиляторы высокого давления (эжекторы низкого давления), либо используется воздух из пневматической сети (эжекторы высокого давления).

Основными параметрами, характеризующими работу струйного нагнетателя являются массовые расходы эжектирующей G11Q1 и эжектируемой жидкости G22Q2; полные давления эжектирующей P1 и эжектируемой P2 жидкостей на входе в нагнетатель; давление смеси на выходе из нагнетателя P3.

в каталогах для температуры газов. При выполнении подбора дымососа, необходимо привести характеристики к фактической расчетной температуре t.

Дымососы применяются при наличии золоулавливающего оборудования, остаточная запыленность должна быть не более 2 г/м3. При подборе дымососов по каталогу, вводятся коэффициенты запаса.

В дымососах применяются рабочие колеса с загнутыми назад лопатками. На практике в котельных применяются следующие типоразмеры: ДН-9; 10; 11.2; 12.5; 15; 17; 19; 21; 22 – одностороннего всасывания и ДН222; ДН242; ДН262 – двухстороннего всасывания.

Основными узлами дымососов являются: рабочее колесо 1, «улитка» – 2, ходовая часть –3, входной патрубок – 4 и направляющий аппарат – 5.

Рабочее колесо включает «крыльчатку», т. е. лопатки и диски, соединяемые сваркой и ступицу, посаженную на вал. Ходовая часть состоит из вала, подшипников качения, расположенных в общем корпусе и упругой муфты. Смазка подшипников – картерная (маслом, находящимся в полостях корпуса). Для охлаждения масла в корпусе подшипников установлен змеевик, по которому циркулирует охлаждающая вода.

Направляющий аппарат имеет 8 поворотных лопаток, соединенных рычажной системой с поворотным кольцом.

Для регулировния дымососов и дутьевых вентиляторов могут применяться двухскоростные электродвигатели.

диаграмма поршневого компрессора одинарного действия. На диаграмме по оси абсцисс отложен объем под поршнем в цилиндре, однозначно зависящий от положения поршня.

Двигаясь из правого крайнего положения (точка 1) влево, поршень сжимает газ в полости цилиндра. Всасывающий клапан закрыт в течение всего процесса сжатия. Нагнетательный клапан закрыт до тех пор, пока разность давлений в цилиндре и нагнетательном патрубке преодолеет сопротивление пружины. Затем нагнетательный клапан открывается (точка 2) и поршень вытесняет газ в нагнетательный трубопровод вплоть до точки 3 (крайнее левое положение поршня). Затем начинается движение поршня вправо вначале при закрытом всасывающем клапане, затем (точка 4) он открывается и газ поступает в цилиндр.

Таким образом, линия 1-2 соответствует процессу сжатия.

Протекание процесса сжатия зависит от теплообмена между газом в цилиндре и окружающей средой. Поршневые компрессоры выполняются обычно с водяным охлаждением цилиндра. При этом процесс сжатия и расширения являются политропными (с показателями политропы n

Вытолкнуть весь газ из цилиндра невозможно, т. к. поршень не может вплотную подойти к крышке. Поэтому часть газа остается в цилиндре. Объем, занятый этим газом, называется объемом вредного пространства. Это приводит к уменьшению объема всасываемого газа Vвс. Отношение этого объема к рабочему объему цилиндра Vр, называется объемным коэффициентом Vвс/Vр.

ШЕСТЕРЕНЧАТЫЕ НАСОСЫ Находящиеся в защеплении зубчатые колеса 1, 2 помещены в корпус 3. При вращении колес в направлении, указанном стрелками, жидкость поступает из полости всасывания 4 во впадины между зубьями и перемещается в напорную полость 5. Здесь при входе зубьев в защепление происходит вытеснение жидкости из впадины.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ Простейшая схема пластинчатого насоса показана на рис. 13.8. В корпусе 1 вращается эксцентрично расположенный ротор 2. В радиальных канавках, выполненных в роторе, перемещаются пластины 3. Участок внутренней поверхности корпуса ав и сd, а также пластины отделяют полость всасывания 4 от полости нагнетания 5. Вследствие наличия эксцентриситета e, при вращении ротора жидкость переносится из полости 4 в полость 5.

наименьшее давление имеет место вблизи входа в лопастную систему на вогнутой стороне лопастей, где относительная скорость достигает максимального значения, а давление – минимального. Если в этой области давление понизится до величины давления насыщенного пара при данной температуре, то возникает явление, называемое кавитацией.

Сущность кавитации состоит во вскипании жидкости в области пониженного давления и в последующей конденсации паровых пузырьков при перемещении кипящей жидкости в область повышенного давления. В момент смыкания пузырька происходит точечный резкий удар и давление достигает в этих точках очень большой величины (несколько мегапаскалей). Если пузырьки в этот момент находятся вблизи поверхности лопасти, то удар приходится на эту поверхность и вызывает местное разрушение металла. Это так называемый питтинг – множество мелких раковин (как при оспе).

Причем, происходит не только механическое разрушение поверхностей лопаток (эррозия), но и интенсифицируются процессы электрохимической коррозии (для рабочих колес, сделанных из черных металлов – чугуна и нелигированных сталей.

Следует отметить, что такие материалы, как латунь и бронза гораздо лучше противостоят вредным воздействиям кавитации, но эти материалы весьма дороги, поэтому изготовление рабочих колес насосов из латуни или бронзы должно быть соответствующим образом обосновано.

Но кавитация вредна не только потому, что разрушает металл, но и потому, что в кавитационном режиме резко снижается к. п. д. и другие параметры насоса. Работа насоса в этом режиме сопровождается значительным шумом и вибрациями.

Работа насоса при начальной стадии кавитации нежелательна, но допускается. При развитой кавитации (образование каверн – отрывных зон) работа насоса недопустима.

Основной мерой против кавитации в насосах является соблюдение такой высоты всасывания Нвс, при которой кавитация не наступает. Такая высота всасывания называется допустимой.

Назовем кавитационным запасом превышение полного напора жидкости над напором, соответствующим давлению насыщенных паров.

Величина кавитационного запаса может быть определена по данным кавитационных испытаний, публикуемых заводами-изготовителями.

Объемные нагнетатели 13.1 ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ На рис. 13.1 показана схема простейшего поршневого насоса 1) одностороннего всасывания с приводом через кривошипно-шатунный механизм. Передача энергии потоку жидкости происходит за счет периодического увеличения и уменьшения объема полости цилиндра со стороны клапанной коробки. При этом указанная полость сообщается то со стороной всасывания (при увеличении объема), то со стороной нагнетания (сокращение объема), путем открытия одного из клапанов; другой клапан при этом закрывается.

описывается так называемой индикаторной диаграммой. При движении поршня из крайнего левого положения вправо, в цилиндре создается разрежение Рр, жидкость увлекается за поршнем. При движении поршня справа налево давление возростает до величины Рнаг, и жидкость выталкивается в нагнетательный трубопровод.

Площадь индикаторной диаграммы, измеренная в Нм/м2, представляет собой работу поршня за два хода, отнесенную к 1 м2 его поверхности.

В начале всасывания и в начале негнетания имеют место колебания давления, обусловленные влиянием инерции клапанов и «прилипанием» их к соприкасающимся поверхностям (седлам).

Подача поршневого насоса определяется размерами цилиндра и числом ходов поршня. Для насосов одностороннего действия.

Объемный к. п. д. учитывает, что часть жидкости теряется через неплотности, а часть теряется через клапаны, которые закрываются не мгновенно. Он определяется при испытаниях насоса и составляет обычно 0.7-0.97.

Положим, что длина кривошипа R много меньше длины шатуна, т. е. R/L0.

Очевидно, всасывание жидкости в клапанную коробку и нагнетание из нее происходят крайне неравномерно. Это вызывает возникновение инерционных сил, нарушающих нормальную работу насоса. Если обе части выражения умножить на площадь поршня D2/4, мы получим соответствующую закономерность для подачи.

Поэтому жидкость будет двигаться неравномерно по всей системе трубопроводов, что может привести к усталостному разрушению их элементов.

Одним из методов выравнивания подачи является использование насосов двойного действия, в которых за один оборот приводного вала происходит два хода всасывания и два хода нагнетания.

Другой способ повышения равномерности подачи заключается в применении воздушных колпаков. Воздух, заключенный в колпаке, служит упругой средой, выравнивающей скорости движения жидкости.

Это так называемая индикаторная мощность – площадь индикаторной диаграммы. Действительная мощность N больше индикаторной на величину потерь механического трения, что определяется величиной механического к. п. д.

132 ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ По своему принципу действия, основанному на вытеснении рабочей среды поршнем, поршневой компрессор напоминает поршневой насос. Однако рабочий процесс поршневого компрессора имеет существенные отличия, связанные со сжимаемостью рабочей среды.

, для ее устранения применяют статическую балансировку. Для этого закрепленное на валу рабочее колесо помещают на балансировочные призмы, установленные строго горизонтально. При этом рабочее колесо будет стремиться занять положение, при котором центр неуравновешенных масс находится в крайнем нижнем положении. Уравновешивающий груз, величина которого определяется экспериментально (путем нескольких попыток), должен устанавливаться в верхнем положении и, в конце концов, надежно привариваться к задней поверхности рабочего колеса.

Динамическая неуравновешенность при невращающемся роторе (рабочем колесе) никак не проявляется. Поэтому заводы-изготовители должны проводить динамическую балансировку всех вентиляторов. Она выполняется на специальных станках при вращении ротора на гибких опорах.

Таким образом, борьба с вибрациями начинается с балансировки рабочих колес. Другим путем снижения вибраций вентилятора является установка их на виброизолирующих основаниях. В простейших случаях могут применяться резиновые прокладки. Однако, более эффективны специальные пружинные виброизоляторы, которые могут поставляться комплектно с вентиляторами заводами-изготовителями.

С целью уменьшения передачи вибраций от нагнетателя по воздуховодам, последние необходимо подсоединять к вентилятору с помощью мягких (гибких) вставок, которые представляют собой манжеты из прорезиненой ткани или брезента длиной 150-200 мм.

Как виброизоляторы, так и гибкие вставки не влияют на величину вибрации нагнетателя, они служат лишь для ее локализации, т. е. не дают ей распространяться от нагнетателя (где она зарождается) на строительные конструкции, на которых устанавливается нагнетатель, и на систему воздуховодов (трубопроводов).

Вибрации элементов конструкции вентиляторов являются одним из источников шума, создаваемого этими машинами. Шум определяют как звуки, воспринимаемые человеком негативно и наносящие вред здоровью. Шум вентиляторов, вызванный вибрациями, называют механическим шумом (сюда же следует отнести шум от подшипников электродвигателя и рабочего колеса). Поэтому основным способом борьбы с механическим шумом является снижение вибраций вентилятора.

общепромышленного назначения с листовыми лопатками по двум аэродинамическим схемам: В.06-300 и В.2.3-130.

Рабочее колесо вентилятора В.06-300 состоит из цилиндрической втулки с тремя приваренными листовыми лопатками. Угол лопатки составляет 22 на среднем радиусе.

В отличие от них вентиляторы В.2.3-130 имеют кроме рабочего колеса выходной спрямляющий аппарат. Рабочее колесо имеет 12 листовых лопаток с углом 36.

Ряд типоразмеров этих вентиляторов включает номера от 4 до 10.

Установка вентиляторов. Борьба с шумом и вибрацией При установке вентиляторов необходимо выполнить определенные требования, общие для разных типов этих машин. Перед установкой необходимо проверить соответствие намеченных к установке вентиляторов и электродвигателей данным проекта. Особое внимание следует обратить направлению вращения рабочих колес, обеспечить требуемые зазоры между вращающимися и неподвижными деталями, проверить состояние подшипников (отсутствие повреждений, грязи, наличие смазки).

Наиболее прост монтаж электровентиляторов. При установке вентиляторов других конструктивных исполнений очень важно тщательно центрировать геометрические оси валов вентилятора и электродвигателя, если они соединяются с помощью муфт. При наличии ременной передачи необходимо тщательно контролировать установку шкивов вентилятора и двигателя в одной плоскости, степень натяжения ремней, их целостность.

Валы у радиальных вентиляторов должны быть строго горизонтальны, валы крышных вентиляторов – строго вертикальны.

Корпуса электродвигателей должны быть заземлены, соединительные муфты и ременные передачи – ограждены. Всасывающие и выхлопные отверстия вентиляторов, не присоединенные к воздуховодам, должны быть защищены сетками.

Показателем хорошего качества монтажа вентилятора является сведение к минимуму вибраций. Вибрации – это колебательные движения элементов конструкций под действием периодических возмущающих сил. Расстояние между крайними положениями колеблющихся элементов называют вибросмещением. Скорость движения точек вибрирующих тел меняется по гармоническому закону. Среднеквадратическое значение скорости нормируется для вентиляторов.

Если монтаж выполнен правильно, то причиной вибраций является неуравновешенность вращающихся масс из-за неравномерности распределения материала по окружности рабочего колеса (из-за неравномерности сварных швов, наличия раковин, неравномерного износа лопаток и т. д.). Если колесо узкое, то центробежные силы, вызванные неуравновешенностью Р, можно считать расположенными в одной плоскости. В случае широких колес (ширина колеса более 30 его наружного диаметра) может появиться пара сил (центробежных), периодически изменяющих свое направление (с каждым оборотом), и поэтому тоже вызывающая вибрации. Это так называемая динамическая неуравновешенность (в отличие от статической).

из чугуна или, в специальных случаях, из бронзы.

Корпус насоса служит для подвода и отвода потока от колеса, преобразования кинетической энергии в потенциальную, а также для объединения всех неподвижных деталей насоса в один общий узел – статор.

Для восприятия радиальных и осевых нагрузок, действующих на ротор, применяются подшипники качения или скольжения.

В местах выхода вала из корпуса устанавливают уплотнения, обычно сальникового типа. Действие сальникового уплотнения заключается в том, что набивка, сжимаемая втулкой, раздается в стороны и прижимается к движущейся поверхности вала. Этим достигается уплотнение между вращающимся валом и неподвижным корпусом.

По числу рабочих колес насосы могут быть одно- и многоступенчатыми. По положению вала – вертикальные и горизонтальные. По назначению – для воды (холодной, горячей, чистой или с примесями), для жидких химических реактивов, вязких жидкостей.

Борьба с осевыми усилиями в центробежных насосах.

Осевые силы возникают в центробежных нагнетателях в результате наличия разных по значению и направлению давлений, действующих на рабочие колеса с передней (обращенной к всасыванию) и задней сторон. Кроме того, осевая сила возникает в результате динамического действия потока, входящего в рабочее колесо. В крупных многоступенчатых центробежных насосах осевые силы могут достигать нескольких десятков тонн.

Один из способов уменьшения осевого усилия состоит в выравнивании давления с обеих сторон рабочего колеса. Этого можно добиться путем высверливания нескольких отверстий в заднем диске рабочего колеса близ ступицы, либо при помощи специальных соединительных трубок, соединяющих область с низким давлением (вход в колесо) и область высокого давления (за рабочим колесом). Недостатком такого способа является снижение объемного к. п. д. насоса за счет перетекания части потока через отверстия (или трубки).

использовать при таких фактических значениях к. п. д. Диапазон режимов работы вентилятора, в котором выполняется указанное условие, принято называть рабочим участком характеристики вентилятора.

Сводные и индивидуальные характеристики приводятся для условий работы вентиляторов, соответствующих нормальным атмосферным условиям: барометрическое давление 101.3 кПа (760 мм. рт. ст.), температура 20С, плотность воздуха 1.2 кг/м3.

Конструкция центробежных нагнетателей КОНСТРУКЦИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ Радиальные вентиляторы небольших типоразмеров (до 10) состоят из следующих основных узлов (рис. 9.1): рабочее колесо 1, насаженное на вал электродвигателя 5, корпус 2, входной патрубок 3 и станина 4. У вентиляторов больших номеров рабочее колесо сидит на собственном валу, укрепленном в подшипниках и соединенном с электродвигателем муфтой или ременной передачей.

Рабочие колеса вентиляторов В. Ц4-75 имеют по 8 загнутых назад листовых лопаток, у вентиляторов В. Ц14-46 – 32 лопатки, загнутые вперед. Лопатки 1.1 крепятся с одной стороны – к заднему диску 1.2, с другой стороны – к переднему 1.3. Задний диск закреплен на ступице 1.4, сидящей на валу.

Корпус представляет собой сварную конструкцию из листовой стали, состоящую из спиральной обечайки и плоских боковых стенок. Спиральная стенка вычерчивается способом «конструкторского квадрата». Здесь сторона квадрата а равна 1/4 части «раскрытия» корпуса А. Последнее обычно составляет А0.6D2.

Входной патрубок также изготавливается сваркой из листовой стали и в вентиляторах В. Ц4-75 имеет коническую форму. Станина имеет сварную конструкцию из листовой и угловой стали.

Существует несколько различных схем соединения вентилятора с электродвигателем – это так называемые конструктивные исполнения.

В конструктивном исполнении 1 изготавливаются все вентиляторы В. Ц4-75 до 10 включительно. Большие типоразмеры, начиная с номеров 12,5 – чаще всего в 6-ом исполнении. Вентиляторы В. Ц14-46 – в 1-ом исполнении.