2. Форма лопаток и ее влияние на работу центробежного вентилятора.
Полный напор H равняется сумме статического и динамического напоров: H =H +H
Всегда желательно, чтобы центробежная компрессорная машина, имеющая определенные размеры и делающая определенное число оборотов, создавала больший напор. Максимальное значение напора соответствует условию с u =0, т.е. когда =90 и, следовательно, cos =0. Другими словами, скорость газа на входе в рабочее колесо должна быть направлена по радиусу. В этом случае создаваемый рабочим колесом напор определяется выражением, Дж/м
H =
П ри =90 угол между относительной w и окружной u скоростями всегда больше 90 . Для получения безударной подачи газа на рабочую лопатку относительная скорость w должна быть направлена по касательной к первому элементу профиля лопатки, следовательно, рабочая лопатка в своем начале должна быть всегда отклонена назад по сравнению с направлением вращения. Наклон рабочей лопатки на выходном конце может быть различным. На рис приведены три характерные формы лопаток: а-лопатки, загнутые назад, у которых угол между направлениями относительной и окружной скоростей >90 ; б-лопатки радиальные, у которых =90 ; в-лопатки загнутые вперед, у которых <90
При лопатках загнутых вперед, большая часть полного напора воспринимается газом в рабочем колесе в виде динамического напора (в виде кинетической энергии), а меньшая часть – в виде статического напора
При радиальных лопатках газ приобретает по выходе из лопаток в равной степени кинетическую и потенциальную энергию
При лопатках загнутых назад, кинетическая энергия, получаемая газом в рабочем колесе, составляет меньшую часть полного напора.
3. Определение экономии топлива, получаемой в результате применения котла – утилизатора
ДЗ 2
Билет 29
Ректификация воздуха. Аппараты одно- и двукратной ректификации.
Ректификация — это процесс разделения жидких смесей при помощи одновременно и многократно повторяемых частичных испарений и конденсаций. Воздух в первом приближении можно рассматривать как двойную смесь, состоящую из азота и кислорода. Температура кипения и конденсации смеси зависит не только от давления, как для чистых компонентов, но и от состава смеси. Температура кипения азота ниже температуры кипения кислорода (соответственно 77,4 и 90,19 К при давлении 0,1 МПа). Поэтому чем больше в смеси будет содержаться азота, тем ниже будет температура кипения смеси. Другой характерной особенностью двойных смесей является то, что пар, находящийся в равновесии с жидкостью, всегда содержит больше вещества с более низкой температурой кипения, чем жидКОСТЬ.
Процесс разделения жидкого воздуха производится в ректификационных колоннах однократной и двукратной ректификации. Воздухоразделительные аппараты однократной ректификации применяются в некоторых установках малой производительности и в установках для производства жидкого кислорода. В установках большой производительности применяется двукратная ректификация воздуха, осуществляемая в ректификационных колоннах. Эти колонны вместе со вспомогательным оборудованием располагаются в отдельном теплоизолированном блоке, называемом блоком разделения (БР).
В
аппаратах двухкратной ректификации
получаются практически чистые
продукты разделения — азот и кислород.
Аппарат состоит из двух частей: нижней — высокого давления и верхней — низкого давления. Давление в нижней колонне составляет 0,55—0,6 МПа, в верхней 0,13—0,14 МПа.
Воздух, предварительно очищенный от вредных примесей, в виде сухого насыщенного пара поступает в нижнюю часть колонны 1. При входе в колонну воздух
Рис. IV.2. Схемы воздухоразделительных аппаратов двукратной ректификации при различном состоянии воздуха на входе в аппарат
конденсируется, отдавая тепло конденсации на испарение легколетучего компонента — азота. В результате испарения азота жидкий воздух обогащается кислородом до 39—40 % и через переохладитель 4 и дроссельный вентиль 6 направляется как исходная смесь в верхнюю часть колонны 3. Пары азота поднимаются по нижней части колонны к конденсатору-испарителю 2, где конденсируются в трубном пространстве. В межтрубном конденсаторе-испарителе находится жидкий кислород, который кипит за счет тепла конденсации азота.
Жидкий азот, стекая из конденсатора-испарителя вниз, разделяется на два потока. Один поток орошает тарелки нижней части колонны, другой собирается в карманах и затем направляется для орошения в верхнюю часть колонны через переохладитель 5 и дроссельный вентиль 7.
При дросселировании жидкого воздуха R и азота N их давление снижается, что позволяет получить дополнительное количество холода для покрытия холодопотерь и снижения температуры в верхней части колонны.
В верхней части колонны происходит окончательное разделение воздуха на азот А и кислород К. Газообразный азот с концентрацией 97—98 % проходит через переохладитель азотной флегмы 5 и переохладитель жидкого воздуха 4 (кубовой жидкости), где охлаждает азотную флегму и жидкий воздух. Кислород с концентрацией 99,8—99,7 % может отбираться из колонны как в жидком, так и в газообразном виде.
В случае, если воздух подается на разделение с давлением больше 0,6 МПа, он предварительно охлаждается в змеевике, а затем дросселируется до давления 0,55—0,6 МПа и в виде жидкости подается на орошение в среднюю часть нижней части колонны. Такая схема позволяет повысить концентрацию кислорода в кубовой жидкости и увеличить количество азотной флегмы, что улучшает процесс ректификации вверхней части колонны.
Если в установке получается только жидкий кислород (рис. 1У.2, в), то в нижнюю часть колонны, как правило, подаются два потока: воздух газообразный Д (низкого давления) и жидкий В—Д (высокого давления). Жидкий воз-: дух перед подачей в среднюю часть нижней части колонны дросселируется до давления 0,55—0,6 МПа.
Кроме приведенных на рис. 1У.2 схем аппаратов, в технике применяются и другие схемы, которые позволяют повысить эффективность процесса разделения воздуха.
Материальный баланс для колонны двукратной ректификации воздуха имеет следующий вид:
В = К + А,
где В— количество разделяемого воздуха, кг/ч; К и А — соответственно количество получаемого кислорода и азота,
кг/ч.