Реферат на тему компрессоры
Обновлено: 05.07.2024
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Что такое компрессор
Компрессором называют машину для сжатия газов или паров. По конструкции компрессоры могут быть поршневыми, центробежными, осевыми, винтовыми и ротационными.
Ремонтные предприятия железнодорожного транспорта оснащаются двухступенчатыми поршневыми компрессорами с водяным охлаждением и приводом от электродвигателя. Они работают в автоматическом режиме. Когда в резервуаре создается рабочее давление воздуха, электродвигатель компрессора выключается, а при падении давления до некоторого уровня — включается. Сжатый воздух применяется для привода пневматических инструментов, приспособлений и в технологических процессах ремонта. Другую группу составляют локомотивные компрессоры, готовящие сжатый воздух для тормозных систем локомотива и поезда. Компрессоры являются основным агрегатом наиболее распространенных парокомпрессионных холодильных установок.
Компрессоры локомотивов
На локомотивах устанавливают двухступенчатые поршневые компрессоры с воздушным охлаждением. Компрессоры тепловозов имеют привод от вала дизеля, компрессоры электровозов – от электродвигателя.
Рабочее абсолютное давление воздуха в главных резервуарах тепловоза равно 0,95 МПа (9,5 кгс/см2), резервуарах электровоза – 1 МПа (10 кгс/см).
На тепловозах устанавливают компрессоры КТ6, КТ7 или ПК – 3,5 [11]. Компрессоры КТ6 и КТ7 имеют производительность 5,3 м3 в минуту, ПК-3,5 м3 в минуту. Это значит, что в одну минуту они всасывают из атмосферы 5,3 и 3,5 м3 воздуха.
На рис. 1.1 приведена схема компрессора КТ6. Он имеет три цилиндра: два цилиндра первой ступени сжатия 1 и один цилиндр второй ступени сжатия 2. Атмосферный воздух всасывается в цилиндры первой ступени сжатия через фильтры 3 и после сжатия выталкивается в промежуточный охладитель 4 через патрубки 1 (рис. 1.2). Из полостей 2 горячий воздух по трубкам 3 опускается в нижние коллекторы 4. Затем по трубкам 5 поднимается в полость 6 и через патрубок 7 всасывается в цилиндр второй ступени. Предохранительный клапан 8 отрегулирован на давление открытия 0,45 МПа (4,5 кгс/см2).
Воздухоохладитель и цилиндры компрессора обдуваются вентилятором 5 (рис. 1.1), имеющим клиноременный привод от вала компрессора. В клапанных коробках 6 (крышках цилиндров) каждого цилиндра установлен один всасывающий и один нагнетательный клапаны кольцевой конструкции.
Рис. 1.1. Компрессор КТ6
Рис. 1.2. Охладитель компрессоров КТ6, КТ7 и КТ7Эл
В трубопровод сжатого воздуха включен золотниковый регулятор давления ЗРД. При достижении в главных резервуарах тепловоза давления 0,95 МПа регулятор ЗРД подает сжатый воздух по трубкам 7 (рис. 1.1) в поршеньковые разгрузочные устройства каждой головки цилиндров. Эти устройства открывают и удерживают открытыми всасывающие клапаны, поэтому воздух, всасываемый цилиндрами первой ступени, выталкивается обратно в атмосферу, а цилиндром второй ступени – в охладитель. Подача воздуха в резервуары прекращается. Когда давление упадет до 0,85 МПа ЗРД перекрывает подачу воздуха в трубки 7 и клапаны начинают работать в обычном режиме, давление в резервуарах восстанавливается.
Компрессор имеет масляный насос 8, заборный масляный фильтр 9, маслоуказатель 10 и маслозаливную пробку 11. Сапун 12 сообщает объем картера компрессора с атмосферой для поддержания в картере атмосферного давления.
Компрессор КТ7 устроен также как и компрессор КТ6, но его вал вращается дизелем в другую сторону. Поэтому изменено положение лопастей вентилятора и проведены некоторые перестановки деталей в масляном насосе.
На рис. 1.3 приведен компрессор ПК (Полтавского завода). Через фильтр 1 и всасывающий клапан 2 он всасывает воздух в цилиндр первой ступени сжатия 3.
Рис. 1.3 Компрессор ПК – 3.5
Затем воздух сжимается и через нагнетательный клапан 4 вытесняет в трубки 5 (8 шт) промежуточного охладителя. Вентилятор охлаждения на рисунке не показан. Охлажденный воздух всасывается в цилиндр второй ступени сжатия 6 откуда через патрубок 7 нагнетается в резервуары. При наличии одной пары цилиндров 3 и 6 производительность компрессора равна 1,75 м3 в минуту (ПК-1,75). Поэтому компрессор ПК-3,5 имеет два цилиндра 3, два комплекта трубок 5 и два цилиндра 6.
Для регулирования давления в резервуарах тепловоза компрессор ПК-3,5 имеет на нагнетательном трубопроводе клапан холостого хода. При достижении в резервуарах рабочего давления клапан открывается и направляет воздух в атмосферу. Сжатие воздуха в компрессоре не происходит и в режиме холостого хода он не нагружает дизель.
Компрессоры КТ6 и КТ7 ставятся на тепловозы, дизели которых имеют частоту вращения коленчатого вала 750 или 850, а ПК-3,5 – 1450 оборотов в минуту. На электровозах устанавливают компрессоры КТ7Эл, Э-500 и ВУ- 3,5/10 с приводом от электродвигателя.
Компрессор КТ7Эл устроен как КТ7, но в его картере установлен подогреватель масла на напряжение 50В и отсутствуют разгрузочные устройства и трубки 7 к ним (рис. 1.1), так как давление регулируется остановкой электродвигателя. Останавливает электродвигатель при давлении 1 МПа и включает его при давлении 0,85 МПа электропневматический регулятор АК-11Б.
Компрессор Э-500 (рис. 1.4) имеет входной вал 1, который сочленяется с электродвигателем клиноременной или упругой муфтами. Шестерня 2 передает вращение через шестерню 3 коленчатому валу. Поршень 4 всасывает воздух в цилиндр первой ступени сжатия 5, из которого выталкивает его в охладитель, представляющий трубу, уложенную на крыше электровоза. Сжатый охлажденный воздух в цилиндре второй ступени сжатия 6, из которого вытесняется в резервуары. Главные резервуары электровоза устанавливают на крыше, тепловоза – под кузовом. Э-500 имеет производительность 1,75 м3 в минуту, поэтому их устанавливают по два.
Рис.1.4.Компрессор Э-500
Компрессор ВУ-3,5/10 (рис. 1.5) также двухступенчатый. Через фильтр 1 воздух всасывается в цилиндр первой ступени сжатия 2 откуда через патрубок 3 вытесняется в охладитель 4. В охладителе воздух проходит последовательно трубки 5 двумя потоками А и Б. Вентилятор охладителя закрыт кожухом 6, а приводные клиновые ремни кожухом 7. Через патрубок 8 охлажденный воздух всасывается в цилиндр второй ступени сжатия 9, откуда по патрубку 10 через обратный клапан 13 и трубу 11 нагнетается в главные резервуары.
Рис. 1.5. Компрессор ВУ – 3,5/10
От резервуаров по трубке 14 сжатый воздух подводится к пневматическому клапану 15. Когда давление в резервуарах достигнет 1 МПа, пневмоклапан 15 сообщает патрубок 16 с атмосферной трубой 17 и компрессор переключается на холостой режим работы.
Компрессоры – это устройства для создания направленного тока газа под давлением. Компрессорные установки довольно сильно распространены, они широко используются в холодильных установках, в пневматических устройствах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре.
Компрессоры, упрощенно, состоят из
1. Электродвигателя или привода;
2. Нагнетающей установки;
3. Емкостей для сжатого газа;
4. Соединительных шлангов и труб.
Электродвигатели применяемые в компрессорных установках могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока делятся на синхронные и на асинхронные. Асинхронные двигатели в свою очередь на АД с короткозамкнутым ротором и АД с фазным ротором.
Для асинхронные двигателей с короткозамкнутым ротором преимуществами для их установки в компрессоре является их экономичность, простота, удобство конструкции и большая надежности работы. Их недостатки это пусковой ток , который в 5 – 7 раз превышает номинальный ток двигателя и малый пусковой момент.
Асинхронные двигатели используют гораздо реже (в основном в центробежных насосах). Они используются в маломощных сетях или если требуется значительный пусковой момент (при относительно небольшом пусковом токе). Но у них сложная пускорегулирующая аппаратура и требуется уход за щетками и кольцами.
Синхронные двигатели используются в компрессорах большой мощности (более 100 кВт). У них очень высокий коэффициент мощности (cos j = 1 ) и они не очень восприимчивы к изменениям нагрузки. Но в тоже время они значительно дороже асинхронных двигателей и при пуске у них наблюдаются те же недостатки что и у АД с короткозамкнутым ротором.
Линейные электроприводы бывают электромагнитными, магнитоэлектрическими и индукционными. У них низкий КПД, но они все равно эффективны (из-за отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение). Они применяются в основном при небольших поршневых усилиях и при малом ходе поршня.
Нагнетающие устройства это устройства которые под действием силы приложенной от привода нагнетает газ в специальные емкости , которые способны выдержать то давление которое может создать компрессор.
Компрессор очень важная установка она применяется от банальных (охлаждение бытового холодильника) до космических ( охлаждение жидкостных ускорителей ракетоносителя).
1. Техническое задание
1.1 Характеристика существующих электромеханических систем
Совокупность определённым способом соединённых электрических и механических звеньев называется электромеханической системой (ЭМС).
Электродвигатели, являющиеся элементом ЭМС, по роду тока разделяют на электродвигатели переменного тока (однофазные и трёхфазные) и постоянного тока. Электродвигатели переменного тока подразделяются на: синхронные, асинхронные и линейные.
Из АД наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они имеют высокую надёжность. Однако они обладают такими серьёзными недостатками, как большой пусковой ток и малый пусковой момент.
АД с фазным ротором применяют в ЭМС при маломощной сети или в компрессорных машинах с массивным маховиком. Эти двигатели обеспечивают большой пусковой момент при относительно малом пусковом токе. Однако более сложны в изготовлении, а как следствие и более дорогостоящие, обладают меньшей надёжностью.
При работе с ЭМС большой мощности (более 100 кВт) предпочитают синхронные эл. Двигатели. Они обладают постоянной частотой вращения (в пределах допустимых моментов нагрузки), высоким коэффициентом мощности (cosj при некотором перевозбуждении синхронные двигатели могут работать с опережающим током, при котором имеет место эффект компенсации реактивной мощности в сеть). Несмотря на все достоинства синхронных двигателей они имеют при пуске такие же недостатки как и асинхронные с короткозамкнутым ротором.
Высокими показателями характеризуются системы с линейным эл. приводом. По принципу действия эти эл. двигатели подразделяются на электромагнитные, электродинамические, магнитоэлектрические и индукционные. Наибольшее распространение в приводе компрессоров и насосов получили первые два типа. ЭМС с линейным электроприводом, несмотря на низкий КПД, эффективны вследствие отсутствия кривошипно-шатунного механизма и соответствующих потерь на трение.
1.2 Цель выбора электродвигателя
Достоинства АД могут быть полностью реализованы лишь при условии правильного выбора и применения электродвигателя. От правильного выбора электродвигателя по мощности зависят надёжность его работы в составе ЭМС и энергетические показатели в процессе эксплуатации. При установке электродвигателя с излишней мощностью неоправданно возрастают габариты системы, её масса, стоимость, ухудшаются энергетические показатели. При установке электродвигателя излишней производительности - увеличению потерь и времени выхода на рабочий режим.
Поэтому мощность электродвигателя должна выбираться в строгом соответствии с режимом работы и нагрузкой.
Однако при расчёте не всегда оказывается полученная мощность стандартной. И в этом случае необходимо выбирать электродвигатель ближайшего большего значения.
Итак, целью выбора электродвигателя является, во-первых, определение технической возможности применения двигателя и, во-вторых, нахождение наилучшего варианта из технически возможных по каталогам, учитывая род тока и напряжение, конструктивное исполнение. Уровень шума и вибрации, режим работы.
1.3 Каталожные данные
Каталоги содержат все необходимые данные для выбора элелектродвигателей. В каталога указывается типоразмер двигателя, номинальная мощность, частота вращения, ток статора, КПД, коэффициент мощности cosφ кратность пускового тока, кратность пускового момента, кратность минимального момента, кратность максимального момента, динамический момент инерции ротора.
1.3.1 Типоразмер двигателя
Серия 4А является массовой серией АД. Она охватывает диапазон номинальных мощностей от 0.06 до 400 кВт с высотой оси вращения
от 50 до 355 мм.
В серии 4А принята система обозначений см. таблицу 1:
| 4А | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
где 1 - название серии (4А);
2 - исполнение АД по способу защиты: буква Н - исполнение IP 23, отсутствие буквы - IP 44;
3 - исполнение АД по материалу станины и щитов: А - станина и щиты алюминиевые; Х - станина алюминиевая, щиты чугунные или наоборот; отсутствие буквы - станина и щиты, чугунные или стальные;
4 - высота оси вращения, мм;
5 - установочный размер по длине станины: S - меньший, М - средний, L - больший;
6 - длина сердечника статора: А - меньшая, В - большая, отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, M или L) выполняется только одна длина сердечника;
7 - число полюсов АД;8 - модификация по конструкции и условиям окружающей среды: Н - малошумные, Б - со встроенной температурной защитой, Е - с электромагнитным тормозом, П - с повышенной точностью к установочным размерам, Ш - с подшипниками скольжения, Ф - фреономаслостойкие, Х - химостойкие, СХ - сельскохозяйственные;
9 - климатическое исполнение: У - для умеренного климата, ХЛ - для холодного климата, Т - для тропического, О - для всех климатических районов на суше, М - с умеренным холодным морским климатом, ОМ - для любого района плавания;
10 - категория размещения: 1 - на открытом воздухе, 2 - в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха незначительны, 3 - в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, 4 - в помещениях с искусственно регулируемым климатом, 5 - в помещениях с повышенной влажностью.
1.3.2 Номинальные данные
Режим работы, для которого электрическая машина предназначена предприятием-изготовителем, называется номинальным.
Номинальные данные электрической машины, характеризующие номинальный режим её работы, относятся к работе на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре газообразной охлаждающей среды не более 40 0 С и охлаждающей воды не более 30 0 С.
Номинальной мощностью электрического двигателя называют полезную механическую мощность на валу. Стандартизованный ряд мощностей установлен ГОСТ 12139 - 84.
Двигатели должны сохранять номинальную мощность при отклонениях напряжения сети от номинального значения в пределах ± 10 % и отклонениях частоты сети в пределах ± 2.5 %.
Ряд синхронных частот вращения устанавливает ГОСТ 10683 - 73. Наиболее распространёнными значениями являются: 750; 1000; 1500; 3000 об/мин.
Номинальные значения напряжений устанавливает ГОСТ 23366 - 78. В настоящее время широко распространены следующие значения: 0,22; 0,38; 0,66; 6; 10 кВ.
В зависимости от мощности и номинального напряжения, соединение обмоток статора может быть выполнено по схеме "звезда" или "треугольник".
Начальный пусковой ток электрического двигателя - это установившийся ток в обмотке статора при неподвижном роторе и номинальных значений напряжения, частоты и схемы соединения обмоток статора.
Начальный пусковой момент электродвигателя – это вращающий момент электродвигателя, развиваемый при неподвижном роторе, установившемся токе и номинальных значений напряжения и частоты.
Максимальный вращающий момент - наибольший момент вращения, развиваемый двигателем при номинальных условиях.
Минимальный вращающий момент - наименьший вращающий момент, развиваемый АД с короткозамкнутым ротором в процессе разгона от неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных условиях.
Критическое скольжение – это скольжение, при котором АД развивает максимальный вращающий момент.
Момент инерции является мерой инертности тела и влияет на динамические характеристики машины.
1.3.3 Конструктивное исполнение и способ монтажа
Согласно ГОСТ 2479 - 79 электрические машины классифицируются по конструктивному исполнению и способу монтажа. Условное обозначение состоит из двух букв IM и четырёх цифр (см. таблицу 2).
| IM | Х | Х | Х | Х |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
Первая цифра - конструктивное исполнение:
1 - на лапах с подшипниковыми щитами (с пристроенным редуктором);
2 - на лапах с фланцем на подшипниковом щите;
3 - без лап с подшипниковыми щитами, с цокольным фланцем;
4 - без лап с подшипниковыми щитами, с фланцем на станине;
5 - машины без подшипников;
6 - на лапах с подшипниковыми щитами и стояковыми подшипниками;
7 - машины со стояковыми подшипниками;
8 - с вертикальным валом, кроме групп от IM1 до IM4;
В каждой из восьми групп машины подразделяются в зависимости от способа монтажа (вторая и третья цифры в условном обозначении).
Четвёртая цифра обозначает исполнение конца вала электрические машины:
0 - без конца вала;
1 - с одним цилиндрическим концом вала;
2 - с двумя цилиндрическими концами вала;
3 - с одним коническим концом;
4 - с двумя коническими концами;
5 - с одним фланцевым концом;
6 - с двумя фланцевыми концами;
7 - с фланцевым концом на одной стороне и цилиндрическим концом на другой стороне;
8 - прочие исполнения конца вала.
1.3.4 Степень защиты
Под этим понятием понимается защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, находящимися внутри электрических машин, и защита от попадания внутрь твёрдых тел и воды.
По ГОСТ 14254 - 80 условное обозначение состоит из букв IP и двух цифр. Первая цифра характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, находящимися внутри электрических машин, и защита от попадания внутрь твёрдых тел.
Вторая - степень защиты от проникновения воды внутрь электрических машины.
Кроме того, выпускаются электрические машины для работы в особых условиях: морозостойкие, влагостойкие, химостойкие, тропические, взрывозащищённые.
1.3.5 Способ охлаждения
Обозначение способов охлаждения устанавливает ГОСТ 20459 - 75.
Способы охлаждения обозначаются двумя латинскими буквами IC и характеристикой цепи охлаждения. Каждая цепь имеет характеристику, обозначаемую латинской буквой, указывающей на хладагент, и двумя цифрами. Первая цифра показывает возможность циркуляции хладагента, вторая - способ подвода энергии к хладагенту. Если хладагентом является воздух, то допускается опускать букву.
В АД применяются следующие способы охлаждения:
а) IC01 - двигателисо степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором на валу двигателя;
б) IC05 - двигателисо степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, имеющим независимый привод;
в) IC0041 - двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP45 с естественным охлаждением;
г) IC0141 - двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором на валу двигателя;
д) IC0541 - двигателисо степенями защиты IP43, IP44, IP54 с вентилятором, имеющим независимый привод.
1.3.6 Нагревостойкость системы изоляции
Согласно ГОСТ 8865 - 70 изоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, разделяются на классы по нагревостойкости. Каждому классу соответствует определённая максимальная температура. Значения температур приведены в таблице 3.
| Класс нагревостойкости системы изоляции | Y | A | E | B | F | H | C |
| Температура, °С | 90 | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 | Более 180 |
В настоящее время разработаны изоляционные материалы с допустимой температурой от 220 до 240 О С, которые применяются в электрических машинах специального назначения.
1.3.7 Уровень шума и вибраций
В зависимости от требований к уровню шума электрические машины по ГОСТ 16372 - 84 разделяются на четыре класса:
1 - электрические машины без предъявления требований к уровню шума;
2 - эл. Машины с малошумными подшипниками и вентиляторами;
3 - эл. Машины с пониженным использованием активных материалов, закрытые, с подшипниками скольжения;
4 - эл. Машины со специальными звукоизолирующими кожухами.
В соответствии с рекомендациями ГОСТ 16921 - 83 для электрических двигателей общего назначения установлены следующие классы вибрации: h 225 mm - 4.5 mm/c. Для специальных и прецизионных эл. Приводов с особо жёсткими требованиями к вибрации и надёжности должны применяться эл. Двигатели, имеющие уровень вибрации на два класса ниже, чем у двигателей общего назначения.
2. Исходные данные
Выбрать электродвигатель для привода компрессора.
Условия работы: на открытом воздухе, влажность до 90 %; перепад температур от – 20°С до +20°С; высота над уровнем моря до 1000 м. Момент сопротивления, приведенный к валу компрессора показан в приложении 1 кривая 1, остальные исходные данные приведены в таб. 4.
Номинальная частота вращения, nН ,
Момент инерции механизма, Jмех ,
3. Расчет
3.1 Выбор электродвигателя
3.2 Предварительный выбор электродвигателя
3.2.1 По заданным значениям момента сопротивления, приведенный к валу двигателя
; (1)
(Нм).
3.2.2 Определяем угловую частоту вращения
;
(рад/с).
3.2.3 Определим эквивалентную мощность электродвигателя
; (2)
(кВт).
Казанский Государственный Технологический Университет им. Кирова.
Для современной промышленности характерно соединение заводов в крупные
специализированные комплексы – производственные объединения. В составе таких
объединений, располагающих мощной финансовой базой, возможность организации
специальных конструкторских бюро, крупномасштабных испытательных стендов,
исследовательских лабораторий д ля разработки важнейших проблем отрасли. Это
относится и непосредственно и к области насосного и компрессорного
машиностроения. Поэтому теоретические и экспериментальные исследования,
направленные на усовершенствование рабочих процессов и повышение КПД машин
этого вида, имеют очень большое значение в наше время.
Насосами называются машины, служащие для перекачки и создания напора
жидкостей всех видов, механической смеси жидкостей с твердыми и коллоидными
веществами и газов. Следует заметить, что машины для перекачки и создания
напора газов (газообразных жидкостей) выделены в отдельные группы и получили
Насосы в настоящее время являются самым распространенным видом машин.
а) центробежные, у которых перекачка и создание напора происходят вследствие
центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса;
б) осевые (пропеллерные) насосы, рабочим органом у которых служит лопастное
колесо пропеллерного типа. Жидкость в этих насосах перем ещается вдоль оси
в) поршневые и скальчатые насосы, в которых жидкость перемещается при
возвратно-поступательном движении поршня или скалки. К этой группе можно
отнести простейший вид поршневых насосов - диафрагмовые насосы, у которых
рабочим органом служит резиновая или кожаная диафрагма, совершающая
г) тараны, работающие за счет энергии гидравлического удара;
д) струйные насосы, в которых перемещение жидкости осуществляется за счет
энергии потока вспомогательной жидкости, пара или газа;
е) эрлифты (воздушные водоподъемники), в которых рабочим телом является
Насосы, применяемые в различных производственных установ ках, должны
выполнять одну, две или все три перечисленные функции. Насосная установка
состоит из собственно насоса 3; резервуара 5, из которого насос всасывает жидкость
при пом ощи всасывающего трубопровода 4; напорного резервуара 2, в который
подается жидкость с помощью нагнетательного трубопровода 1.
Расходом или подачей насоса Q называют объемное количество жидкости,
подаваемое насосом в единицу времени в нагнетательный трубопровод.
Следовательно, под расходом понимают то количество жидкости, которое получает
потребитель. В действительности, через рабочие органы насоса, его проточную часть
проходит большее количество жидкости Q 0 , которое учитывает объемные потери
жидкости, например, через сальниковое или другое уплотнения.
Манометрическим называют напор, создав аемый насосом для преодоления
геометрической высоты всасывания Z 1 и высоты нагнетания Z 2 , для преодоления
разности давлений на концах трубопровода р 2 - p 1 , т.е. разности м ежду внешним
давлением над поверхностью жидкости в нагнетательном резервуаре р 2 и внешним
давлением на поверхности жидкости во всасывающем резервуаре р 1 . Кроме того,
манометрический напор затрачивается на преодоление гидравлических
сопротивлений трубопроводов насосной установки на всасывающей линии h’ w и
нагнетательной линии h’’ w . Поэтому манометрический напор, создаваемый
Одним из основных параметров работы насоса является расход мощности N, т. е.
количество затрачиваемой насосом энергии для подъема, перемещения и нагнетания
Различают теоретическую мощность N T , т. е. такую, которую необходимо было
бы затратить для подачи жидкости, преодолевая необходимый м анометрический
напор при полном отсутствии потерь энергии в самом насосе.
Очевидно, теоретическая мощность (кВт) определяется величиной
В действительности, полная мощность, затрачиваемая двигателем, т. е. мощность
на валу насоса или эффективная мощность N больше теоретической N> N T . Поэтому
отношение N T :N всегда меньше единицы. Это отношение показывает, какая часть из
всей использованной насосом энергии затрачивается полезно. Вследствие этого
указанное отношение принято называть общим коэффициентом полезного действия
Поршневые насосы относятся к числу объемных насосов, в которых перемещение
жидкости осуществляется путем ее вытеснения из неподвижных рабочих камер
вытеснителями. Рабочей камерой объемного насоса называют ограниченное
пространство, попеременно сообщающееся со входом и выходом насоса.
Вытеснителем называется рабочий орган насоса, который совершает вытеснение
жидкости из рабочих камер (плунжер, поршень, диафрагма).
Классифицируются поршневые насосы по следующим показателям:
1) по типу вытеснителей: плунжерные, поршневые и диафрагменные;
2) по характеру движения ведущего звена: возвратно-поступательное движение
ведущего звена; вращательное движение ведущего звена ( кривошипные и
3) по числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход: одностороннего
4) по количеству поршней: однопоршневые; двухпоршневые; многопоршневые.
Насос простого действия . Схема насоса простого действия изображена на рис. 1.
Поршень 2 связан с кривошипно-шатунным механизм ом через шток 3 , в результате
чего он совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1 . Поршень при
ходе вправо создает разрежение в рабочей камере, вследствие чего всасывающий
клапан 6 подни мается и жидкость из расходного резервуара 4 по всасывающему
трубопроводу 5 поступает в рабочую кам еру 7 . При обратном ходе поршня (влево)
всасывающий клапан з акрывается, а нагнетательный клапан 8 открывается, и
Так как каждому обороту двигателя соответствует два хода поршня, из которых
лишь один соответствует нагнетанию, то теоретическая производительность в одну
Для повышения производительности поршневых насосов их часто выполняют
сдвоенными, строенными и т.д. Поршни таких насосов приводятся в действие от
Действительная производительность насоса Q м еньше теоретической, так как
возникают утечки, обусловленные несвоевременным закрытием клапанов,
неплотностями в клапанах и уплотнениях поршня и штока, а также неполнотой
Отношение действительной подачи Q к теоретической Q
Объемный КПД - основной экономический показатель, характеризующий работу
Рис. 2. Схема поршневого насоса с дифференциальным поршнем
Дифференциальный насос . В дифференциальном насосе (рис. 7.5) поршень 4
перемещается в гладко обработанном цилиндре 5. Уплотнением поршня служит
сальник 3 или малый зазор со стенкой цилиндра. Насос имеет два клапана:
всасывающий 7 и нагнетательный 6, а также вспомогательную камеру 1. Всасывание
происходит за один ход поршня, а нагнетание за оба хода. Так, при ходе поршня
влево из вспомогательной камеры в нагнетательный трубопровод 2 вытесняется
объем жидкости, равный ( F - f )l ; при ходе поршня вправо из основной камеры
нагнетательный трубопровод будет подан объем жидкости, равный
т.е. столько же, сколько подается насосом простого действия. Разница лишь в
том, что это количество жидкости подается за оба хода поршня, следовательно, и
Насос двойного действия . Более равномерная и увеличенная подача жидкости, по
сравнению с насосом простого действия, может быть достигнута насосом двойного
действия (рис. 3), в котором каждому ходу поршня соответствуют одновременно
процессы всасывания и нагнетания. Эти насосы выполняются горизонтальными и
вертикальными, причем последние наиболее ком пактны. Теоретическая
Насосы представляет собой мембрану, поршнем,XXXXXXXXXXX выполненную из
эластичного материала (резины, кожи, ткани, пропитанной лаком, и др.).
Мембрана отделяет рабочую камеру от пространства, в которое жидкость не
В диафрагменном насосе, представленном на рисунке 6, а, клапанная коробка с
всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами расположена отдельно, а прогиб
диафрагмы 3 осуществляется благодаря возвратно-поступательному движению
плунжера 2 в цилиндре насоса 1, заполненном специальной жидкостью.
Диафрагменные насосы подобного типа часто применяются для перекачки
жидкостей, загрязненных различными прим есями (песком, илом, абразивными
материалами), а также химически активных жидкостей и строительных растворов.
Рис. 4. Схемы диафрагменного насоса с плунжерным приводом диафрагмы
Диафрагму можно приводить в движение не только с помощью плунжера, но и
1) числу колес (одноколесные многоколесные); XXX кроме XX того,XXX одноколесныеXXX
насосы XX выполняют XXX с консольным расположением вала – консольные;
2) напору (низкого напора до 2 кгс/см2 (0,2 МН/м2), среднего напора от 2 до 6
кгс/см2 (от 0,2 до 0,6 МН/м2), высокого напора больше 6 кгс/см2 (0,6 МН/м2));
3) способу подвода воды к рабочему колесу (с односторонним входом воды XXX на XX
рабочееXXX колесо,XXX с XX двусторонним XX входом XXX водыXXX (двойного всасывания));
5) способу разъема корпуса (с горизонтальным разъемом корпуса, с вертикальным
6) способу отвода жидкости из рабочего колеса в спиральный канал корпуса XX
(спиральныеXX и X турбинные).XX ВXX спиральных X насосахXX жидкость отводится
непосредственно в спиральный канал; в турбинных жидкость, прежде X чем X
попастьXX вX спиральный X канал,XX проходитX через специальное устройство –
направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);
7) степени быстроходности рабочего колеса (тихоходные, нормальные,
8) роду перекачиваемой жидкости (водопроводные, канализационные, кислотные и
9) способу соединения с двигателем (приводные (с редуктором или со шкивом),
непосредственного соединения с электродвигателем с помощью муфт). Насосы со
шкивным приводом встречаются в настоящее время редко.
Основными частями центробежного насоса (рис. 5) являются: корпус 6 насоса со
всасывающим 1 и нагнетательным 3 патрубками. Внутри корпуса имеется рабочее
колесо 4, жестко посаженное на вал 2. В корпусе вокруг раб очего колеса
Корпус насоса с патрубками служит для подхода жидкости к рабочему колесу и
для отвода жидкости после воздействия на нее рабочего колеса в нагнетательный
трубопровод. При вращении рабочее колесо своими лопастями непосредственно
воздействует на жидкость, а также создает внутри насоса поле центробежных сил за
Обычно рабочее колесо центробежного насоса (рис. 6) представляет собой два
диска: один плоский со втулкой, а второй имеет вид широкого кольца 2. Между
дисками смонтированы лопасти 3 рабочего колеса, образующие расширяющиеся
каналы. В центральной части колеса имеется втулка 4, при помощи которой оно
монтируется на валу, Все перечисленные элементы рабочего колеса изготовляются в
Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус
насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При быстром вращении
рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное силовое воздействие на
частицы ж идкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости,
находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса. Таким образом,
жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой
скоростью перемещается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы
рабочего колеса. Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается
и под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, жидкость входит во
всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.
Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру,
попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата. В
направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится
и ее кинетическая энергия частично преобразуется в потенциальную энергию
давления в благоприятных условиях течения через плавно изм еняющиеся каналы.
Если направляющий аппарат отсутствует, то преобразование кинетической энергии
потока в потенциальную энергию давления происходит в спиральном корпусе насоса
Спиральная форма корпуса насоса и эксцентричное расположение в нем рабочего
колеса обусловлены следующим. В корпусе насоса по направлению вращения
рабочего колеса собирается все больший объем жидкости, выходящей из
межлопастных каналов. Вся эта жидкость направляется к нагнетательному патрубку
и отводится в нагнетательный трубопровод. Спиральная форма обеспечивает
увеличение внутреннего объема корпуса насоса, примерно пропорциональное
количеству жидкости, направляющейся к нагнетательному патрубку. Поэтому
скорость жидкости, проходящей через корпус насоса, во всех сечениях примерно
Очень часто нагнетательный патрубок насоса имеет вид диффузора. В этом
случае преобразование кинетической энергии в потенциальную продолжается и при
движении жидкости через нагнетательный патрубок. В принципе, при отсутствии
специального направляющего аппарата, преобразование кинетической энергии,
приобретенной жидкостью в рабочем колесе центробежного насоса, д олжно
Как известно, коэффиц иент быстроходности ns характеризует в некоторой
Исходя из этого, можно полагать, что основные параметры работы лопастного
насоса — подача Q, напора N и частота вращения рабочего колеса n - определяют
С увеличением подачи насоса и частоты вращения рабочего колеса, при
уменьшении напора коэффициент быстроходности насоса растет. Вместе с этим
Компрессор — основной элемент наиболее распространенных в современной технике компрессионных холодильных машин. Назначение компрессора — сжатие и перемещение паров и газов.
В холодильных установках используют компрессоры различных типов и мощностей, начиная от малых с встроенным электродвигателем, работающих в домашних холодильниках, и кончая турбокомпрессорами крупных холодильных станций. По конструкции компрессоры делятся на поршневые, ротационные, винтовые, центробежные или турбокомпрессоры.
Содержание
Введение
Типы поршневых компрессоров
Рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора
Многоступенчатые поршневые компрессоры
Ротационные компрессоры
Винтовые компрессоры
Холодильные турбокомпрессоры
Заключение
Вложенные файлы: 1 файл
РЕФЕРАТ.docx
- Введение
- Типы поршневых компрессоров
- Рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора
- Многоступенчатые поршневые компрессоры
- Ротационные компрессоры
- Винтовые компрессоры
- Холодильные турбокомпрессоры
- Заключение
Компрессор — основной элемент наиболее распространенных в современной технике компрессионных холодильных машин.
Назначение компрессора — сжатие и перемещение паров и газов.
В холодильных установках используют компрессоры различных типов и мощностей, начиная от малых с встроенным электродвигателем, работающих в домашних холодильниках, и кончая турбокомпрессорами крупных холодильных станций. По конструкции компрессоры делятся на поршневые, ротационные, винтовые, центробежные или турбокомпрессоры.
Типы поршневых компрессоров
Работа поршневых компрессоров основана на уменьшении объема газа в цилиндре при движении поршня. Поршневые компрессоры (рис. 11) подразделяются на следующие виды:
- по числу ступеней — на одно-, двух- и многоступенчатые;
- по числу цилиндров — на одно- и многоцилиндровые. Блок цилиндров выполняют либо отдельно от картера (корпуса), либо в одной отливке с ним. Такая конструкция компрессора носит название блок-картерной;
- по расположению осей цилиндров — горизонтальные, оппозитные, вертикальные V-образные (с расположением двух пар цилиндров под углом 90°), W-образные (4 пары цилиндров с углами между парой по 45°);
- по числу рабочих полостей цилиндра — простого и двойного действия. В компрессорах простого действия сжатие паров происходит только при движении поршня в одну сторону, в компрессорах двойного действия при каждом ходе поршня с одной его стороны происходит всасывание, с другой — нагнетание;
- по движению паров в цилиндре — прямоточные, в которых пар в процессе сжатия не меняет своего направления и непрямоточные, в которых пар при сжатии меняет направление движения;
- по быстроходности — тихоходные и быстроходные;
- по типу шатунно-кривошипного механизма — крейцкопфные и бескрейцкопфные. В крейцкопфных компрессорах движение от шатуна к поршню передается через ползун (крейцкопф);
- по степени герметичности — с встроенным двигателем, бессальниковые, сальниковые.
Рабочий процесс одноступенчатого поршневого компрессора
Поршневой компрессор засасывает пары хладагента со стороны низкого давления и сжимает их до давления конденсации, при котором они могут отдать окружающей среде тепло, воспринятое в испарителе и компрессоре.
Рабочее пространство компрессора со сторонами всасывания и нагнетания сообщается через всасывающие и нагнетательные клапаны. Они открываются и закрываются вследствие перепада давления между рабочей полостью компрессора и пространством за клапаном.
Для открытия всасывающего клапана давление в цилиндре должно быть меньше давления на стороне испарения, откуда в цилиндр поступают новые порции паров хладагента.
Нагнетательный клапан сообщает полость цилиндра со стороной нагнетания лишь тогда, когда давление в цилиндре превысит давление в конденсаторе.
Для отвода тепла от цилиндров, которые сильно разогреваются при сжатии паров, поршневые компрессоры снабжают рубашками охлаждения или ребрами (при охлаждении воздухом). Через рубашки охлаждения пропускают холодную воду, а ребра охлаждения отдают тепло окружающему воздуху.
При работе компрессоров различают сухой и мокрый ход.
Сухим ходом компрессора называется такая его работа, при которой пары, засасываемые компрессором, не содержат капелек жидкого хладагента. Сухой ход — важное условие безаварийной работы машины.
При влажном ходе пары несут с собой большое количество капель и тумана жидкости, которые, доиспаряясь во всасывающем трубопроводе и цилиндре, уменьшают холодопроизводительность компрессора. При этом всасывающий коллектор и стенки цилиндра покрываются снеговой шубой. Влажный ход может при-
Действительный процесс сжатия паров хладагента отличается от теоретического. Объясняется это тем, что происходит оно не по адиабате, а по другой кривой (политропе) и тем, что всасываются не сухие насыщенные, а перегретые пары. Для установления степени отклонения в работе действительного компрессора от теоретического служит коэффициент подачи.
Коэффициент подачи характеризует потери в действительном компрессоре в зависимости от коэффициента объемного расширения, а также от коэффициентов дросселирования, подогрева и плотности.
Коэффициент дросселирования учитывает сопротивление всасывающих клапанов. Он равен 0,93÷0,97.
Коэффициент подогрева вводится для учета теплообмена со стенками цилиндра и клапанами. Он колеблется в пределах от 0,9 до 0,95.
Коэффициент плотности учитывает утечки паров хладагента с нагнетательной стороны через поршни и клапаны. Он принимается равным 0,95÷0,98.
Отношение действительной холодопроизводительности к теоретической называется индикаторным коэффициентом.
Механический коэффициент учитывает потери на трение в движущихся частях компрессора и представляет собой отношение индикаторной мощности к эффективной (затрачиваемой на валу компрессора).
Индикаторной называется мощность, затрачиваемая непосредственно в цилиндре компрессора.
Объемная холодопроизводительность для соответствующих условий определяется по таблицам или диаграммам.
Значение коэффициента подачи обычно приводится в паспорте компрессора.
Важной характеристикой при сравнении различных компрессоров по затрачиваемой для производства холода мощности является удельная холодопроизводительность, определяемая отношением холодопроизводительности компрессора к эффективной мощности. Удельная холодопроизводительность с повышением температуры кипения повышается.
Многоступенчатые поршневые компрессоры
Многоступенчатое сжатие (в основном двухступенчатое) происходит либо в одноступенчатых компрессорах, скомпонованных в агрегатах многоступенчатого сжатия, либо в двухступенчатых и многоступенчатых компрессорах, один или несколько цилиндров которых являются ступенями низкого давления и один-два цилиндра — высокого давления.
Двухступенчатые компрессоры предназначены для холодильных установок с низкими температурами кипения. Большинство двуступенчатых компрессоров изготавливают на базе одноступенчатых, меняя один из цилиндров на цилиндр большего диаметра. Отечественные заводы выпускают также двухступенчатые бескрейцкопфные компрессоры с одинаковым размером цилиндров низкого и высокого давления ДАУ-50, ДАУ-80 и ДАУУ-100
Эти компрессоры предназначены для работы в диапазоне температур кипения от —25° до —45° С при температуре конденсации не более 40° С.
Разность давления на поршень в ступени низкого давления этих машин составляет 12 кгс/см2, а в ступени .высокого давления достигает 15 кгс/см2 при отношении давлений нагнетания и всасывания до 9.
Двухступенчатый аммиачный четырехцилиндровый компрессор ДАУ-80 (рис. 18) снабжен двухскоростным двигателем со скоростью вращения. 730 и 490 об/мин. В блок-картере 7 компрессора на два опорно-упорных коренных подшипника опирается коленчатый вал 3, снабженный противовесами.
На хвостовике коленчатого вала с помощью шпонки закреплен маховик 10, к которому через муфту 11 присоединен электродвигатель. На выходе коленчатого вала из картера установлен пружинный сальник трения 12, снабженный масляным затвором.
Гильзы 4 цилиндров компрессоров съемные.
Коленчатый вал приводит в движение поршни трех цилиндров низкого и одного цилиндра высокого давления.
Двухступенчатые горизонтальные крейцкопфные компрессоры типов ДАОП и ДАОНП строят на общей базе с оппозитными одноступенчатыми компрессорами типа АО со встречным движением поршней. Крейцкопфные направляющие, шатунно-крейцкопфные группы, клапаны и частично рамы, цилиндры и коленчатые валы у компрессоров этого типа полностью унифицированы.
Двухступенчатый горизонтальный компрессор ДАОН-275П (рис. 19) предназначен для работы в диапазоне температур кипения от —20 до —45° С и имеет при t° = — 40° С и tk = +35° С холодопроизводительность, равную 275 000 ккал/ч.
В холодильной технике применяют компрессоры с катящимся ротором-поршнем и вращающимся ротором.
Компрессор с катящимся ротором (рис. 26) приводится в движение эксцентриком центрального вала. Диаметр поршня меньше диаметра цилиндра. При вращении эксцентрика ротор 8 как бы катится по внутренней боковой поверхности цилиндра 7, создавая серповидную полость, положение которой зависит от угла поворота ротора.
При помощи разделяющей лопасти 3, постоянно прижимающейся к ротору, серповидная полость разделяется на две изолированные части. Одна из них сообщается со всасывающим патрубком 4, другая — с нагнетательным 5. По мере приближения ротора к верхнему положению всасывающая полость увеличивается и заполняется хладагентом, в то же время из нагнетательной полости пары вытесняются. За один оборот ротора эксцентрикового вала совершается полный цикл работы компрессора.
[Компрессор с вращающимся ротором (рис. 27) имеет эксцентрично расположенный в цилиндре ротор-поршень 1, который вращается вокруг своей оси. В роторе сделаны радиальные прорези, в которых размещены скользящие пластины 2, плотно прижимаемые при вращении к поверхности цилиндра действием центробежных сил. Работа этих пластин обеспечивает всасывание и сжатие пара. Ротационные компрессоры такого типа называют еще пластинчатыми.
Во избежание большого износа пластин и чрезмерного шума их окружная скорость не должна превышать 12 м/с.
Статор выполняют двух типов: в одном пластины скользят непосредственно по его корпусу, в другом — по свободно вращающимся кольцам.
Сжатие пара, отсеченного двумя пластинами, происходит непрерывно по мере прохождения его по окружности цилиндра.
Пластинчатые компрессоры отличаются легкостью запуска. Их объемная производительность в два раз выше объемной производительности компрессоров с катящимся ротором. Они надежны в эксплуатации, спокойнее переносят режим влажного хода.
Ротационные компрессоры пластинчатого типа очень удобны для перемещения больших объемов пара при малой степени сжатия (допустимая степень сжатия не более 6). Поэтому их используют чаще всего в качестве первой ступени низкотемпературных холодильных установок.
Ротационный аммиачный бустер-компрессор РАБ-100 (рис. 28) используют в качестве ступени низкого давления в двух- и трехступенчатых холодильных установках в диапазоне температур кипения от —65 до —25° С .
В цилиндре 1 компрессора эксцентрично расположен вращающийся многопластинчатый стальной ротор. Цилиндр 1 и торцовые крышки 4 компрессора — литые чугунные с охлаждающими водяными рубашками. Пластины 10 выполнены из асботекстолита и расположены радиально. Вал 2 опирается на однорядные радиальные роликоподшипники 8, расположенные в расточках торцевых крышек.
Рабочая полость компрессора отделена от подшипниковых камер асботекстолитовыми кольцами. Выходной конец вала уплотнен сталеграфитовым двусторонним сальником 6. Корпус сальника снабжен водяной рубашкой и указателем уровня масла.
Смазка подшипников, пластин и цилиндра производится плунжерным насосом- лубрикатором, приводимым в действие от электродвигателя через клиноременную передачу. На лубрикаторе установлен масляный бачок (смазочное масло ХА-30). На всасывающей линии установлен газовый сетчатый фильтр 9, на нагнетательной— обратный клапан. Для защиты компрессора от чрезмерного повышения давления и температуры нагнетания предусмотрено реле.
Читайте также: