экз пахт

5. Изобразите схему устройства и опишите действие одноступенчатого центробежного насоса. Сопоставьте его с многоступенчатым насосом.

Принцип работы

Внутри улиткообразного корпуса 1 эксцентрично помещёно рабочее колесо насоса 2, снабженное лопастями 3, которые обычно загнуты назад по отношению к направлению вращения рабочего колеса. Рабочее колесо насажено на вал 4, соединённый с валом электродвигателя или редуктора. Для предотвращения утечки жидкости между валом и корпусом насоса установлен сальник 8. Вращение рабочего колеса, при наличии в насосе жидкости, приводит к возникновению центробежной силы, под действием которой жидкость устремляется из центра к периферии. Возникающее в центре разрежение вызывает поступление в насос жидкости через всасывающий патрубок 5. Под действием центробежной силы, жидкость покидает рабочее колесо, попадая в спиральный улиткообразный канал 7, где возникает повышенное давление. Под действием давления жидкость движется по спиральному улиткообразному каналу и поступает в нагнетательный патрубок 6.

Достоинства:

•высокая производительность, по сравнению с объёмными насосами;

•один из самых высоких среди насосов КПД (50–90 %);

•напор, достаточный для транспортировки жидкостей по трубопроводам, составляющий для одноступенчатых насосов 50–100 м;

•равномерность подачи;

•высокая частота вращения рабочего колеса, позволяющая соединять вал насоса с валом электродвигателя без редуктора, понижающего частоту вращения;

•компактность самого насоса и насосной установки в целом.

Недостатки:

•отсутствие самовсасывания и невозможность работы насоса без предварительной заливки;

•высокая опасность возникновения кавитации при транспортировке горячих жидкостей;

•трудность перекачивания вязких жидкостей.

8.Изобразите схему устройства и опишите действие струйного насоса; назовите область его применения.

Принцип работы

Рабочая среда поступает с большой скоростью из сопла 1 через камеру смешения 2 в диффузор (состоящий из отвода 3 и расширяющегося сопла 4), увлекая за счёт поверхностного трения перекачиваемую жидкость в патрубок нагнетания. В наиболее узкой части диффузора (отводе), выполненного по типу трубы Вентури, скорость смеси рабочей и перекачиваемой жидкостей достигает наибольшего значения, а статическое давление потока, в соответствии с уравнением Бернулли, становится наименьшим. Перепад давлений в камере смешения и диффузоре обеспечивает подачу перекачиваемой жидкости в камеру смешения из всасывающего патрубка 6. В расширяющейся части диффузора скорость потока уменьшается, но увеличивается потенциальная энергия давления, и жидкость под напором поступает в нагнетательный патрубок 5.

Достоинства:

•простота конструкции и отсутствие движущихся частей;

•высокая надежность.

Недостатки:

•низкий КПД;

•высокий шум при использовании пара в качестве рабочей среды;

•смешение рабочей и перекачиваемой среды.

9.Изобразите схему устройства и опишите действие монтежю. В каких случаях используется этот аппарат?

Принцип работы

Монтежю представляет собой горизонтальный или вертикальный цилиндрический резервуар с эллипическими днищем и крышкой (рис. 15), стенки которого рассчитаны на давление до

5-10 кгс/см2. Для перекачивания жидкости, периодически подаваемой по трубе 2, используется энергия инерта (сжатого воздуха или газа, не взаимодействующего с перекачиваемой жидкостью), подаваемого по трубе 3. Под давлением инерта жидкость выходит из монтежю, поднимаясь по нагнетательной трубе 6. На время заполнения монтежю новой порцией жидкости подачу инерта и нагнетательную трубу перекрывают, а давление сбрасывают.

Достоинства:

• простота устройства и отсутствие движущихся частей;

•возможность транспортировки загрязнённых жидкостей, суспензий и агрессивных жидкостей.

Недостатки:

•громоздкость;

•низкий КПД (не выше 15–20 %);

•периодичность работы или неравномерность подачи автоматических монтежю.

Теплообменные процессы и аппараты

Вопросы 1:

1. Что называют средней движущей силой теплопередачи? Получите выражение для расчета её при прямотоке теплоносителей в двухтрубном теплообменнике.

Средняя движущая сила теплопередачи-средняя разница температур.

Теплоносители движутся вдоль поверхности теплообмена строго в одном направлении по параллельным траекториям, такой режим можно реализовать в теплообменнике типа "труба в трубе»;

В большинстве теплообменников температура теплоносителя вдоль поверхности теплообмена изменяется, это приводит к тому, что в разных сечениях теплообменного аппарата разность температур (движущая сила) будет различной.

Для того, чтобы можно было использовать уравнение теплопередачи вида QI = KT A T , для случаев переменной движущей силы в теплообменнике вместо ΔТ

необходимо использовать усредненное значение I Tcp - среднюю разность температур в

аппарате, которая будет зависеть от взаимного направления движения теплоносителей. Выведем формулу для расчета средней разности температур на примере прямотока. Рассмотрим теплообмен через плоскую стенку, где с одной стороны стенки горячий теплоноситель с расходом Im1(кг/с) и теплоемкостью Ip1 (Дж/(кг*К)) , а с другой стороны

стенкихолодный теплоноситель с расходом Im2(кг/с) и теплоемкостью Ip2 (Дж/( кг*К)).

Примем допущения.

1.Процесс теплообмена стационарный;

2.Теплоемкости теплоносителей Ip1 и Ip2постоянны;

3.Коэффициент теплопередачи не изменяется вдоль всей поверхности теплообмена;

4.Теплоносители движутся в поршневом режиме, т.е. их движение описывается моделью идеального вытеснения;

5. Потери теплоты отсутствуют.

На Рис.14.5. изображен профиль температур горячего 1 и холодного 2 теплоносителей вдоль

и на выходе из теплообменника; d A - элементарная поверхность теплообмена (м2); dT1, dT2 - изменение температур горячего и холодного теплоносителя на элементарной поверхности

Id A.

Запишем уравнение теплового баланса для элементарной поверхности Id A:

2. Что называют средней движущей силой теплопередачи? Получите выражение для расчёта её при передаче теплоты от конденсирующегося насыщенного пара (без охлаждения конденсат) к жидкости, протекающей по трубам теплообменника.

структура такая же, как в вопросе 1, но не надо учитывать температуру горячего теплоносителя

3.Выведите дифференциальное уравнение Фурье теплопроводности тела (как частный случай уравнения Фурье - Кирхгофа). Каков физический смысл коэффициента температуропроведности?

Количество тепла, входящего за время Idτ:

Количество тепла, которое выйдет через противоположные грани:

По оси x: IQx + d x = − λ ∂∂xt dydzdτ + [−λ ∂∂x (∂∂xt )d xdydzdτ]

По оси y: IQy + dy = − λ ∂∂yt d xdzdτ + [−λ ∂∂y (∂∂yt )d xdydzdτ] По оси z: IQz + dz = − λ ∂∂zt d xdydτ + [−λ ∂∂z (∂∂zt )d xdydzdτ]

Разность:

∂2t

IdQx = Qx − Qx + d x = λ ∂x2 d xdydzdτ

∂2t

IdQy = Qy − Qy + dy = λ ∂y2 d xdydzdτ

∂2t

IdQz = Qz − Qz + dz = λ ∂z2 d xdydzdτ

Полное приращение IdQ = dQx + dQy + dQz

IdQ = λ (∂2t + ∂2t + ∂2t )d xdydzdτ

∂x2 ∂y2 ∂z2

IdQ = λ (∂2t + ∂2t + ∂2t )dVdτ

∂x2 ∂y2 ∂z2

IdQ = λ 2tdVdτ

Приращение кол-во тепла в параллелепипеде должно равняться кол-ву тепла, рпсходуемому

dt

на изменение теплосодержания: IdQ = cρdV dτ dτ

IcρdV ddtτ dτ = λ 2tdVdτ

-коэф температуропроводимости = cρλg [м3/час]

Iddtτ = α 2t

Позволяет определить распределение температур в любой точке тела.

4.Получите уравнение для расчёта количества теплоты, переносимой теплопроводностью через многослойный цилиндр. Уравнение теплопроводности одного из слоёв выведите, используя соответствующее дифференциальное уравнение. При ответе воспользуйтесь выражением оператора Лапласа в цилиндрических координатах: