5-1. Место и роль тепловых двигателей в системах тепло энергоснабжения промпредприятий

Наибольшее распространение в народном хозяйстве получили лопастные насосы. Создаваемый ими напор может превышать 3500 м, а подача — 100 000 м3/ч в одном агрегате.

В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации применяются центробежные насосы.

В последнее время в связи с ростом мощности паровых турбин в конденсационных установках иногда применяют осевые насосы.

Центробежные и струйные насосы применяются на ТЭС в системах гидрозолоудаления.

Струйные насосы используются для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин.

Из объемных насосов в теплоэнергетике применяют поршневые насосы для питания паровых котлов малой паропроизводительности. Роторные насосы употребляются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин.

На ТЭС поршневые компрессоры служат для обдува поверхностей нагрева котлов с целью их очистки от летучих золы и сажи и снабжения сжатым воздухом пневматического ремонтного инструмента.

5-2. Классификация и область применения нагнетателей объемного действия и поршневых детандеров

Нагнетатель - гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию рабочей среды. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды.

В объемных нагнетателях повышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих тел.

Объемные нагнетатели:

п оршневые - работающие при поступательном движении рабочего органа,

ротационные - нагнетатели, работающие при вращательном движении рабочего органа.

Назначение детандеров — максимальное понижение температуры при расширении газа с совершением внешней работы. Два ос­новных типа: поршневые и турбодетандеры. Первые используют в уста­новках малой производительности высокого и среднего давления воз­духа. Вторые применяют преимущественно в больших установках, где расширение газов в них происходит большей частью с низкого давления.

Поршневые детандеры работают при более высоких начальных температурах газов вплоть до температуры окружающей среды (про­цесс Гейландта). Турбодетандеры, если не считать пускового периода, работают при более низких температурах.

Работу, совершаемую детандером, используют для выработки элек­троэнергии. Это позволяет в установках газообразного кислорода уменьшить расход энергии на сжатие воздуха, поступающего в установ­ку, на 3—4%.

Поршневые детандеры

Поршневые детандеры установок газообразного кислорода пред­назначены для охлаждения относительно небольших количеств воздуха (несколько сот кубических метров в час)' при больших степенях расши­рения (от 6 до 30). Принцип действия поршневых детандеров заклю­чается в передаче работы расширения газа в цилиндре коленчатому валу машины через кривошипно-шатунный механизм. Поршневые детан­деры выпускают в вертикальном и горизонтальном исполнении, и в за­висимости от начальных параметров воздуха они относятся к машинам высокого или среднего давления.

Рабочий процесс в детандере складывается из шести процессов.

Процесс 1—2 (наполнение) протекает с открытым впускным клапаном

Процесс 2—3 (расширение) протекает при закрытых клапанах; ко­личество газа в цилиндре постоянно.

Процесс 3—4 (выхлоп) происходит тогда, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Расширенный газ выходит через открытый вы­пускной клапан.

Процесс 4—5 (выталкивание) происходит во время движения пор­шня от НМТ. Расширенный и охлажденный газ при постоянном давле­нии выталкивается из цилиндра в трубопровод за детандером, где сме­шивается с той частью газа, которая была выпущена из цилиндра в процессе 3—4. Выталкивание заканчивается в точке 5, когда выпускной клапан закрывается.

П роцесс 5—6 (обратное поджатие). В течение этого процесса ос­тавшийся в цилиндре газ сжимается при дальнейшем обратном движе­нии поршня к ВМТ. При этом давление и температура газа повы­шаются. Процесс 6—1 (впуск) начинается в точке 6, когда открывается впускной клапан.

На рис. 85 показаны индикаторные диаграммы реального детандера среднего давления.

а — диаграмма давлений; б — диаграмма температур

5-3. Классификация нагнетателей и тепловых двигателей

Классификация нагнетателей:

Нагнетатель - гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию рабочей среды. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления перемещаемой среды.

Нагнетатели:

---динамические

---объемные.   Динамическим нагнетателем будем называть машину, повышающую энергию жидкости или газа путем использования работы массовых сил потока в полости, постоянно соединенной с входом и выходом нагнетателя.

В объемных нагнетателях повышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих тел.

Рассмотрим основные виды нагнетателей:

1. Насосы

Насосы – гидравлические машины для подъема и перемещения жидкостей.

Насосы:

---лопастные (центробежные, осевые, вихревые)

---объемные (поршневые, плунжерные)

---ротационные (шестерёнчатые, шиберные, винтовые)

---струйные (инжекторы и эжекторы).

В объемных насосах передача энергии производится принудительным воздействием рабочего тел на перемещаемую среду и ее вытеснением. В лопастных насосах преобразование мех. энергии в гидравлическую производится вращающимся колесом, снабженными лопастями.

2. Вентиляторы

Вентиляторы - это механические устройства, служащие для перемещения воздуха по воздуховодам, или непосредственной подачи либо отсоса воздуха из помещения. Перемещение воздуха происходит из-за создания перепада давления между входом и выходом вентилятора.

Вентиляторы подразделяются на типы по нескольким показателям:

3. По кострукции - осевые - центробежные - тангенциальные По условиям работы - обычные - термостойкие - коррозионностойкие - взрывозащищенные - пылевые

   По создаваемому полному напору - низкого давления (до 1 кПа) - среднего давления (от 1 до 3 кПа) - высокого давления (от 3 до 12 кПа) По способу установки - обычные (устанавливаются на опоре - фундаменте, раме и т.п.) - канальные (устанавливаются в воздуховоде) - крышные (устанавливаются на крыше здания)

   Компрессоры

Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха или какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа.

Объемные компрессоры работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой среды повышается в результате сжатия. К ним относятся поршневые и роторные компрессоры.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. К ним относятся лопастные (радиальные, центробежные, осевые) нагнетатели и нагнетатели трения (вихревые, дисковые, струйные и т.п.).

Лопастными называют компрессоры, в которых среда перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса.

Классификация тепловых двигателей:

Тепловые двигатели – это машины, в которых тепловая энергия рабочей среды преобразуется в механическую работу.

Тепловые двигатели:

Турбины: - паровые - газовые ДВС - дизельный - бензиновый - карбюраторный - инжекторный

Двигатель Стирлинга Ракетные Гибридные

Паровые турбины. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества.

Газовая турбина, тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Двигатель Стирлинга - двигатель внешнего. В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

5-4. Компрессоры: типы, КПД, степень повышения давления

Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха или какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа.

Объемные компрессоры работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой среды повышается в результате сжатия. К ним относятся поршневые и роторные компрессоры.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. К ним относятся лопастные (радиальные, центробежные, осевые) нагнетатели и нагнетатели трения (вихревые, дисковые, струйные и т.п.).

Лопастными называют компрессоры, в которых среда перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные компрессоры: центробежные и осевые. В центробежных компрессорах среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии, а в осевых - через рабочее колесо в направлении его оси.

Простейшая классификация компрессоров представлена на рисунке: