книги из ГПНТБ / Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие

называется объемным к. п. д. насоса. Он характеризует относитель­ ную непроизводительную затрату мощности, связанную с перетека­ нием жидкости из полости нагнетания в полость всасывания.

Относительное влияние механических потерь оценивается меха­ ническим к. п. д. насоса

— Mi.

Лн. м дг '

представляющим отношение гидравлической мощности к потребляе­

т. е. к. п. д. насоса равен произведению гидравлического, объем­ ного й механического к. п. д.

При выборе электродвигателя для насоса исходят из спецификационной производительности и спецификационных значений полного давления и к. п. д. насоса

wcn д СП

СП

РЧн

где kN— запас мощности; для малых мощностей kN = l,2-f-l,5, для больших kN = 1,1—1,15.

Характеристики насосов. Зависимости между параметрами насоса называются его характеристиками- Графическое выражение зави­ симости полного давления от производительности при постоянной частоте вращения (числе ходов поршня) называется напорно-рас- ходной характеристикой. Совокупность графически выраженных за­

Для насосов, работающих при переменной частоте вращения (на­ сосы, навешенные на главные двигатели), представляют интерес за­

Рабочие характеристики поршневого насоса при постоянном числе ходов поршня (рис. 180, а) показывают, что производительность на­ соса мало зависит от преодолеваемого сопротивления, а зависи­ мость N = f (Арн ) практически прямолинейная.

У шестеренных насосов при больших противодавлениях произ­ водительность уменьшается более заметно, так как относительное влияние утечек через осевые и радиальные зазоры в корпусе насоса

270

личных, но постоянных частотах вращения, а на рис. 180, в — харак­ теристики поршневых насосов (работающих на определенный трубо­ провод) при изменении частоты вращения вала насоса.

На рис. 180, г приведены рабочие характеристики центробежных насосов при различных, но постоянных частотах вращения.

вившемся режиме для системы характерно соблюдение материаль­ ного и энергетического баланса.

Материальный баланс системы насос—трубопровод выражается равенством производительности насоса W -и расхода жидкости в тру­ бопроводе WTP:

W = WTp.

Для несжимаемых жидкостей это равенство может быть заменено следующим:

Энергетический баланс системы насос—трубопровод выражается равенством энергии, получаемой жидкостью в насосе, и энергии, необходимой для ее перемещения в трубопроводе системы:

Таким образом, полное давление насоса должно быть равно пол­ ному сопротивлению трубопровода.

При проектировании систем строят характеристики трубопро­

• § 48 Пароструйные эжекторы

Пароструйный эжектор представляет собой отса­ сывающий насос струйного типа, рабочим телом в котором является водяной пар.

272

Воздушные пароструйные эжекторы применяют для удаления воздуха или, точнее, паровоздушной смеси из конденсаторов, ра­ ботающих с разрежением, а также для отсоса паровоздушной смеси из наружных уплотнений паровых турбин.

Схема устройства пароструйного эжектора показана на рис. 182. Эжектор состоит из сопла /, камеры смешения 2 и диффузора 3. Рабочий пар, расширяясь в сопле до давления в камере смешения, которая сообщена с местом отсоса паровоздушной смеси, приобретает большую скорость. В результате взаимодействия струи рабочего пара в камере смешения с паровоздушной смесью последняя увле­ кается струей, получая от нее часть кинетической энергии пара.

4

Рис. 182. Схема устройства пароструйного эжектора.

В диффузор входит смесь рабочего пара и паровоздушной смеси, имеющая еще достаточно большую скорость. При течении в диффу­ зоре происходит превращение кинетической энергии потока в по­ тенциальную: скорость течения уменьшается, давление возрастает. Сжатая до некоторого давления смесь направляется в холодильник 4, по трубкам которого прокачивается охлаждающая вода (забортная вода или конденсат из конденсаторов турбин в зависимости от теп­ ловой схемы). В холодильнике эжектора рабочий пар и часть пара, поступившего вместе с воздухом, конденсируется. Образующийся конденсат удаляется через патрубок в нижней части корпуса холо­ дильника, а воздух с небольшим количеством пара — через верхний патрубок.

Обычно холодильник поставляется вместе с эжектором, а иногда они выполняются в одном корпусе, составляя одно целое.

Так как в сопле расширение рабочего пара происходит с боль­

В камере смешения в результате смешения рабочего пара с паро­ воздушной смесью скорость потока уменьшается по сравнению со скоростью пара на выходе из сопла, однако на входе в диффузор обычно остается сверхзвуковой. Поэтому диффузор для обеспечения плавного перехода сверхзвукового течения в дозвуковое имеет вна­

Благодаря редуцированию исключаются колебания давления пара перед эжекторами. Кроме того, насыщенный пар при редуцирова­ нии становится слегка перегретым, что повышает устойчивость ра­ боты эжектора. Применение в эжекторах сильно перегретого пара нецелесообразно, так как при этом возрастает тепловая нагрузка охладителей.

Эффективность работы пароструйного эжектора оценивается коэф­ фициентом эжекции, представляющим собой Отношение количества отсасываемой паровоздушной смеси GD + Gn к количеству рабочего пара Gp :

Gp •

Коэффициент эжекции зависит от степени повышения давления, параметров рабочего пара и давления отсасываемой смеси. Для

274

раторов. Подогреватели питательной воды выполняют в виде поверх­ ностных теплообменных аппаратов. Поверхность нагрева образуется системой трубок, внутри которых протекает питательная вода, а сна­ ружи — греющий пар.

В зависимости от конструкции трубной части подогреватели воды бывают с прямыми или U-образ- ными трубками.

По схеме рис. 184, а прямые трубки закреплены в двух труб­

няется с корпусом жестко, а вто­ рая — плавающая — вместе с во­ дяной камерой может перемещать­ ся в корпусе подогревателя при тепловых удлинениях трубок (рис. 184, б). U-образные трубки (рис. 184, в) также имеют свободу тепловых расширений, так как закреплены только в одной труб­ ной доске.

Вода в трубках подогревателей совершает несколько ходов, что достигается благодаря перегородкам в водяных камерах. В паровом пространстве также устанавливают поперечные перегородки для обеспечения направления обтекания трубок паром, близкого к по­ перечному.

Греющий пар подводится сверху, а конденсат собирается в ниж­ ней "части корпуса подогревателя и стекает в сборник конденсата, откуда отводится в элементы установки в соответствии с тепловой схемой. Подогреватели питательной воды снабжают указателями уровня конденсата, предохранительными клапанами, клапанами для выпуска воздуха (в верхней части), приборами для измерения тем­ ператур питательной воды и давления греющего пара.

Подогреватели питательной воды изготовляются как с горизон­ тальным, так и вертикальным расположением трубок.

Деаэраторы. На судах применяют деаэраторы термомехани­ ческого типа. Удаление растворенных газов из воды в деаэраторах осуществляется путем нагрева ее до температуры насыщения при

поступает в конденсатор выпара 3, а затем в распылительную го­ ловку 2. Проходя через форсунки распылительной головки, вода распыляется. Греющий пар подводится по трубе / к центральной части

деаэратора и затем, двигаясь от центра к периферии, смеши­ вается с падающей распыленной водой. При этом греющий пар конденсируется, подогревая во­ ду, а из воды выделяются ра­ створенные газы. В деаэрато­ рах, работающих при избыточ­ ном давлении, выделившиеся газы с некоторым количеством пара поступают в конденсатор выпара 3. Здесь пар конден­ сируется, подогревая несколько воду, поступающую в распыли­ тельную головку, конденсат стекает в деаэратор, а газы, как показано на схеме, выхо­ дят в атмосферу.

Термомеханические деаэраторы являются одновременно и подо­ гревателями питательной воды, выполненными в виде смесительных теплообменных аппаратов.

Подогреватели топлива, масла и маслоохладители. В ПТУ подо­ грев топлива производится для уменьшения его вязкости, что улуч­ шает условия фильтрации топлива, и для получения хорошего рас­ пыла форсунками при подаче в топку. В ДУ предусматривают подо­ грев топлива перед сепарацией. Подогрев масла в судовых установках осуществляется перед сепарацией, а также в циркуляционной масля­ ной системе при вводе установки в действие с холодного состояния, особенно в зимнее время.

Топливо и масло перед сепарацией подогревают до температуры

276

Подогреватели топлива и масла и маслоохладители конструктивно выполняют подобно подогревателям питательной воды (см. рис. 184) с различным числом ходов по трубкам. В подогревателях греющей средой является водяной пар. Топливо или масло проходит внутри труб, греющий пар — снаружи. В маслоохладителях охлаждение производится обычно забортной водой, прокачиваемой по трубкам, а масло омывает их снаружи.

Теплообменные аппараты снабжают необходимыми измеритель­ ными приборами для контроля температур теплообменивающихся сред, давления греющего пара, уровня конденсата и т. д.

Всудовых установках предусматривают также подогрев топлива

вотсеках основного запаса и в расходных цистернах (в случае исполь­ зования мазутов и тяжелого моторного топлива), а также масла в рас- ходно-отстойных цистернах. В цистерны для обогрева встраивают

масла в расходно-отстойных цистернах производится для улучшения отстоя, если температура масла низкая.

§ 50

Очистители воды, топлива и масла

В зависимости от характера и содержания приме­ сей в воде, топливе и масле их удаляют отстоем, фильтрацией и сепа­ рацией. Нередко рабочие вещества очищают последовательно не­ сколькими способами.

Отстойные цистерны. Отстой как средство очистки от примесей используют главным образом в системах тяжелого топлива в уста­ новках с малооборотными дизелями. Для этой цели служат обычно две цистерны большой емкости, оборудованные устройствами для подогрева топлива, измерения уровня, удаления отстоя, а также лазами для осмотра, очистки и окраски, воздушными трубами и пр.

Цистерны являются расходными или отстойными попеременно. Эффект отстоя зависит от вязкости топлива, характера примесей, длительности отстоя и формы цистерны. Для удаления воды и меха­ нических примесей предпочтительнее высокие и узкие цистерны.

Эффект отстоя усиливается, если в топливо направить струю острого пара. Этим достигается интенсивный подогрев топлива и «сваривание» загрязнений, выпадающих на дно цистерны в виде шлама. Сконденсированная в топливе вода также оседает на дно цистерны. Отстой топлива не исключает использование других средств его очистки.

Фильтры. Фильтры классифицируют в зависимости от прово­ димой среды (вода, топливо, масло), условного давления, материала корпуса (сталь, бронза, медь, легкие сплавы), относительного поло­ жения входного и выходного патрубков (в одной плоскости, под уг­ лом 90°) и способа соединения с трубопроводом (штуцерное, фланце­ вое, дюритовое).

277

Фильтры для забортной воды могут быть бронзовые или стальные. Во избежание коррозии внутренние поверхности стальных филь­ тров фосфатируют и покрывают свинцовым суриком, а наружные по­ верхности грунтуют железным суриком и окрашивают. Фильтрующим элементом является тканая латунная (или капроновая) сетка, натянутая на

и органического происхождения, взве­ шенных в потоке воды (песок, ил, во­ доросли).

На рис. 186, а показана типичная конструкция одинарного фильтра для забортной воды. Для удобства обслу­ живания фильтры часто сдваивают, что позволяет производить очистку загряз­ ненной секции во время работы уста­ новки.

Значительно более высокие требова­ ния предъявляют к питательной воде для парогенераторов. В системе водоподготовки, предусматривающей очист­ ку питательной воды от солей, раст­ воренного кислорода, масла и механи­ ческих примесей, фильтры используют только с целью задержания грубодисперсных частиц. Питательную воду про­ пускают через фильтрующую среду (махровая ткань, фланель, активирован­ ный уголь, кварцевый песок и т. п.), в порах которой задерживаются меха­ нические примеси. Схема такого фильт­ ра с фильтрующим элементом из мах­ ровой ткани приведена на рис. 186, б. Для уменьшения размеров фильтра фильтрующие элементы расположены параллельными слоями на кольцевых тарелках.

. Предварительную очистку топлива и масла при приемке на судно или при перекачке производят с помощью фильтров (отраслевая нор­ маль ОН9-79—58), аналогичных изображенным на рис. 186, а. Фильтры для топлива и масла различаются размерами ячеек фильтрующей сетки (для топлива — 0,25x0,25 мм, для масла — 0,5x0,5 мм) и ма­ териалом корпуса (для топлива — легкий сплав, для масла — сталь).

278

Д ля очистки топлива и масла в расходно-топливных системах и системах смазки двигателей требуется дополнительная фильтрация. В зависимости от достигаемой при этом степени очистки различают фильтры грубой очистки (ФГО) и тонкой очистки (ФТО). Первые задерживают частицы размером более 0,07 мм, вторые — размером 0,005—0,010 мм. По конструкции указанные фильтры классифици­ руются на поверхностные, щелевые и емкостные.

| Отвод

Рис. 187. Конструктивные схемы фильтров для топлива и масла: а — ФГО; б — элемент ФТО:

Фильтрующим элементом в поверхностных фильтрах служат тканые проволочные сетки из латуни или меди,'в щелевых — щели, образующиеся между пластинками, собранными на трубке впере­ межку с дистанционными кольцами, или щели, образуемые при на­ вивке на гофрированный стакан профильной ленты; в емкостных фильтрах загрязнения задерживаются в микрощелях между волок­ нами фильтрующего материала (войлок, бумага и т. п.) или прили­ пают к ним. Поверхностные и щелевые фильтры обычно Служат для грубой, емкостные — для тонкой очистки топлива и масла. С помо­ щью грубой очистки предохраняются от повреждений подкачиваю­ щие топливные и масляные насосы, с помощью тонкой очистки предохраняются от повреждений поверхности прецизионных пар топливных насосов высокого давления в ДУ .

279