18. Контрольные вопросы

1. Принцип работы центробежного нагнетателя.

2. Принцип работы объемного нагнетателя.

3. Как осуществляется классификация нагнетателей.

4. Какой процесс сжатия в компрессоре оптимальный.

5. Чем определяются предельные соотношения давлений в компрессоре.

6. Что такое напорная характеристика.

7. При каких условиях работа нагнетателя определяется разностью энтальпий.

8. Назначение промежуточного охлаждения.

9. Чем оценивается эффективность работы нагнетателя..

10. Что такое гидравлическая характеристика сети.

11. Преимущества роторных нагнетателей.

12. При изменении диаметра сети, что происходит с подачей и напором насоса.

Контрольные задания

Задача 1.

Многоступенчатый компрессор без вредного пространства сжимает воздух от Р₁ до Р₂. Соотношение давлений в одной ступени принимается в интервале 6÷8.

Определить число ступеней Z, мощность двигателя, если к.п.д. компрессора η_к=0,7 и расход охлаждающей воды, если её температура увеличивается на 15ºС. Начальная температура воздуха t_в1. Сжатие политропное n. Производительность V м³/ч (значение величин приведены в табл. 2).

Таблица 2.

№ п.п.	Давление Р·105 Н/м2		tв	Показатель политропы	Производительность V м3/ч
	Начальное	Конечное
1	2	3	4	5	6
1.1 1.2 1.3 1.4	0,98	53,95	10 15 20 25	1,3	500 450 400 300
2.1 2.2 2.3 2.4	0,98	60	5 10 15 20	1,2	600 500 400 300
3.1 3.2 3.3 3.4	0,98	65	10 15 20 25	1,3	600 500 400 300
4.1 4.2 4.3 4.4	0,98	70	5 10 15 20	1,2	500 450 400 300

Задача 2.

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 1

Расход в сети: а) 4200 м³/ч; б) 4500 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	17	20	30
	Подача V, м3/ч	3500	3000	2200
Насос В	Напор Н, М	18	20	25
	Подача V, м3/ч	2000	1700	1200

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 2

Расход в сети: а) 2100 м³/ч; б) 2400 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	13	15	18
	Подача V, м3/ч	1440	1260	940
Насос В	Напор Н, М	15	16	18
	Подача V, м3/ч	1600	1400	900

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 3

Расход в сети: а) 650 м³/ч; б) 700 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	20	24	26
	Подача V, м3/ч	550	450	340
Насос В	Напор Н, М	15	18	20
	Подача V, м3/ч	300	280	260

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 4

Расход в сети: а) 4600 м³/ч; б) 4800 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	42	59	65
	Подача V, м3/ч	3500	3000	2200
Насос В	Напор Н, М	50	60	68
	Подача V, м3/ч	2200	1800	1500

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 5

Расход в сети: а) 4000 м³/ч; б) 3000 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	25	30	34
	Подача V, м3/ч	3500	3000	2800
Насос В	Напор Н, М	22	25	30
	Подача V, м3/ч	1500	1200	900

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 6

Расход в сети: а) 420 м³/ч; б) 380 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	33	40	48
	Подача V, м3/ч	320	280	220
Насос В	Напор Н, М	35	50	52
	Подача V, м3/ч	180	140	120

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 7

Расход в сети: а) 710 м³/ч; б) 650 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	58	68	70
	Подача V, м3/ч	560	480	360
Насос В	Напор Н, М	60	70	80
	Подача V, м3/ч	320	280	220

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 8

Расход в сети: а) 2000 м³/ч; б) 1850 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	38	45	50
	Подача V, м3/ч	1200	1000	900
Насос В	Напор Н, М	48	55	60
	Подача V, м3/ч	900	800	590

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 9

Расход в сети: а) 950 м³/ч; б) 1050 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	28	35	38
	Подача V, м3/ч	900	800	500
Насос В	Напор Н, М	35	40	45
	Подача V, м3/ч	550	450	350

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 10

Расход в сети: а) 240 м³/ч; б) 280 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	70	80	95
	Подача V, м3/ч	200	170	120
Насос В	Напор Н, М	70	92	100
	Подача V, м3/ч	120	90	60

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 11

Расход в сети: а) 220 м³/ч; б) 250 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	28	32	38
	Подача V, м3/ч	210	180	120
Насос В	Напор Н, М	28	35	39
	Подача V, м3/ч	120	90	60

Задание

Построить совместную рабочую характеристику параллельно работающих насосов А, В.

Определить производительность каждого насоса и изменение производительности при отключении одного.

Вариант 12

Расход в сети: а) 140 м³/ч; б) 130 м³/ч

Насос А	Напор Н, М	48	55	60
	Подача V, м3/ч	120	92	58
Насос В	Напор Н, М	46	52	60
	Подача V, м3/ч	60	44	32

Задача 3.

Провести расчет воздуховодов и подобрать вентилятор.

Расчет осуществляется в следующей последовательности:

1. исходные данные – расход воздуха Vм/час и конфигурация сети воздухопроводов – его длина и форма. (рис. 23.).

Требуется определить:

Диаметры участков воздухопроводов, гидравлические сопротивления и подобрать вентилятор.

Порядок расчета:

Аэродинамический расчет осуществляется для каждого участка (с учетом его длины , суммарных коэффициентов местных сопротивлений ).

Вначале определяют требуемый диаметр, по известной величине расхода (величину скорости движения воздуха принимают в интервале 12-18 м/с на входе и 10-15 м/с на выходе вентилятора).

Из уравнения расхода:

, (45)

где: d_вн – внутренний диаметр воздухопровода, м;

w – линейная скорость, м /с;

V – расход воздуха, м³/с;

(46)

После расчета диаметра, его округляют до стандартных значений, выпускаемых труб (100, 120, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 380, 325, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000) и осуществляют перерасчет скорости по выбранному диаметру d.

(47)

Потери давления (гидравлические сопротивления) участков определяются по уравнению

(48)

- коэффициент гидравлического трения (в общем случае зависит от диаметра d и скорости w), как правило, определяется для линейных участков в зависимости от режима движения по полуэмпирическим уравнениям.

Для ламинарного режима движения

(Re < 2320)

Для гладкого турбулентного трения

(формула Блаузиуса) 1·10⁴ > Re > 2320

(формула Никуридзе)

(формула Шевелёва)

(формула Мурина)

Значения коэффициентов местных сопротивлений зависят от вида и их численные значения приведены в табл. 1. (стр. 36).

Осуществляется расчет изменения давления последовательно: вначале на стороне всасывания, а затем – нагнетателя. По суммарному изменению давления с учетом динамического напора и производительности выбирается тип вентилятора и его характеристики.

Расходы по сети:

1. 6000 м³/ч

2. 8000 м³/ч

3. 12000 м³/ч

4. 16000 м³/ч

5. 18000 м³/ч

6. 20000 м³/ч

7. 24000 м³/ч

8. 28000 м³/ч

9. 32000 м³/ч

10. 36000 м³/ч

Рис.23. Варианты вентиляционной сети. Дано: l₁=20м; l₂=32м; ξ_диф=0,25;

Задача 4.

Подобрать вентилятор (выбрать № и частоту вращения вентилятора для заданной производительности V м³/с и давления Р Па) из прил. (1-29).

Определить диаметр рабочего колеса и рассчитать приведенные характеристики его , , , . Определить теоретическую мощность вентилятора и к.п.д. Построить приведенную характеристику вентилятора.

№ п/п	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Напор Н Па	125	350	100	220	120	220	120	300	80	200	210	520	180	580	150	450	150	350	510	500
Произво дитель ность V м3/с	0,3	0,3	0,35	0,35	0,4	0,4	0,45	0,45	0,6	0,6	0,7	0,7	0,8	0,18	1,0	1,0	1,2	1,2	2,0	3,0
t напор возд.	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120

По известной безразмерной характеристике определить тип вентилятора, его геометрические характеристики и построить размерную характеристику его. Определить N и .

47

Задача 5.

Провести термодинамический расчет цикла газотурбинной установки. Определить параметры точек цикла, изменение функций состояния в характерных точках и коэффициент полезного действия.

Рассчитать цикл газового двигателя: двигателя внутреннего сгорания (ДВС) или газотурбинного двигателя (ГТД), рис.24 .

Номер цикла, а также исходные данные для расчета приведены в табл. 3 по вариантам. Размерность величин, приведенных в табл. 3: р[бар], υ[м³/кт] t[^oC].

Принять, что рабочее тело обладает свойствами воздуха.

Рассчитать параметры (р, υ, Т) в узловых точках цикла, подведенную (q₁), отведенную (q₂) теплоту, работу (ℓ) и термический КПД ( ) цикла.

Теплоемкость воздуха принять постоянной. Показать цикл в T-s- диа­грамме. Результаты расчета представить в виде табл.4.

Ответить на вопросы:

• для вариантов с расчетом цикла ДВС:

1) чем отличается обратимый цикл ДВС от реального?

2)Как влияет степень сжатия и начальные параметры рабочего тела (р₁ Т₁) на термический КПД цикла?

• Для вариантов с расчетом цикла ГТД:

1. приведите схему ГТД для Вашего варианта.

2. В чем состоят преимущества и недостатки газотурбинных двигателей

по сравнению с ДВС?

Рис. 24.

Таблица 3.

№ вар.	№ цикла	Исходные данные
1	5	р1=0,8	t1=-12	=p2/p,=7
2	2	р1=1,0	t1=30	υ2=0,124	p3=30,5 υ4=0,149
3	1	р1=1,0	υ1=l,09	р2=12,3	t3=952
4	5	р1=1,0	t1=27	р2=10	t3=1000
5	4	р1=1,0	t1=20	t2=220	t3=1350
6	5	t1=37	t3=950	р1=5	p2=25
7	1	р1=1,0	t1=20	υ2=0,233	р3=20
8	5	t1=60	р2=8	t2=320	υ4=2,4
9	5	р1=1,0	t3=950	р2=7
10	1	р1=1,0	υ1=0,84	р2=6	t3=1355
11	5	р1=1,2	t1=20	р2=6	t3=1000
12	4	р1=1,0	t1=27	p2=10	t3=1000
13	5	р1=1,0	t1=17	t3=600	p2=8
14	2	р1=1,0	υ1=0,861	t3=700	p2=10
15	5	t1=60	t4=1800	р1=1,0
16	2	р1=1,0	t1=20 u3=0,1322	υ3=0,1322	u2=0,0661
17	3	р1=1,0	t1=70,
18	1	р1=1,0	р2=50	p4=70	p5=3,8 t1=0
19	3	р1=1,0	t1=15	t2=220	t4=400
20	2	р1=0,9	t1=10	t3=800	p2=6
21	3	р1=1,0	υ=0,87	р2=15,2	t3=1047 υ4=0,149
22	1	р1=1,0	t1=15	t3=780	p2=4,8
23	5	р1=1,0	t1=15	p2=5,5
24	3	р1=1,0	υ1=0,84	р1=35,l	t3=1345
25	5	υ1=0,879	р1=1,0	υ2=0,17	t3=1000

Таблица 4

Точки	р	υ	Т	q1	q2	ℓ	t
	бар	м3/кг	К	кДж/кг			-
1
2
3
4
5