8549

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по орга-

низации самостоятельной работы и выполнению расчетно-графической работы) по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с

преподавателем по выходным дням).

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.М.Соколов

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по орга-

низации самостоятельной работы и выполнению расчетно-графической работы) по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной части контактной работы обучающихся с

преподавателем по выходным дням).

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 696.2 (075.8)

М.М. Соколов, Механическое оборудование инженерных комплексов и систем. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / М.М. Соколов ; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 49 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения, как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к практическим занятиям, а также в написании расчетно-графической работы.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекционным и практическим занятиям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы и выполнению расчетно-графической работы) по дисциплине «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов (Заочная форма обучения с организацией основной ча-

сти контактной работы обучающихся с преподавателем по выходным дням).

.

©М.А. Кочева, Е.Н. Семикова, М.М. Соколов 2016

©ННГАСУ, 2016.

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Б.1.39. Механическое оборудование инженерных комплексов и систем являются: ознакомление с основами теории нагнетателей, с правилами выбора нагнетателей для систем отопления, теплоснабжения, вентиляции, с практическими навыками по их испытанию, а также ознакомление с основами в области проектирования, строительства и эксплуатации насосных и воздуходувных станций систем водоснабжения и водоотведения

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

методологию самообразования и нормативную базу в области современных инженерных систем;

основные законы естественнонаучных дисциплин; законы геометрического формирования, построения и взаимного пересечения моде-

лей плоскости и пространства при решении проектных задач; методы защиты оборудования от несанкционированного доступа персонала;

нормативную базу систем Водоснабжения и водоотведения и принципы проектирования инженерных систем и оборудования;

технику безопасности при эксплуатации механических систем предприятий; порядок технической эксплуатации зданий, сооружений, объектов жилищно-

коммунального хозяйства; порядок и методы доводки и освоения технологических процессов строительного

производства, эксплуатации, обслуживания зданий, сооружений, инженерных систем техническое оснащение и конструктивные особенности механических систем предприятий.

Уметь:

применять на практике положения нормативных документов, устанавливающих требования к внутренним инженерным системам;

применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

читать чертежи инженерных систем; устранять неисправности механического оборудования инженерных систем;

пользоваться нормативной базой систем Водоснабжения и водоотведения и использовать и применять принципы проектирования инженерных систем и оборудования;

оказывать первую помощь при несчастных случаях на производстве; эксплуатировать здания, сооружения, объекты жилищно-коммунального хозяйства осваивать технологические процессы строительного производства, эксплуатации,

обслуживания зданий, сооружений, инженерных систем; вести документацию по менеджменту качества и методам контроля технологических

процессов; применять на практике передовой отечественный и зарубежный опыт по расчету и

подбору механического оборудования в помещениях зданий различного назначения; монтировать, налаживать, испытывать и сдавать в эксплуатацию инженерные систе-

мы и оборудование; проводить проверку оборудования и средств технологического обеспечения

составлять заявки на оборудование и запасные части, составлять техническую документацию и инструкции по эксплуатации и ремонту оборудования.

Владеть:

5

навыками самоорганизации и самообразования в практике проектирования и эксплуатации инженерных комплексов и систем;

навыками теоретических и экспериментальных исследований; навыками графического построения чертежей инженерных систем;

основными методами защиты производственного персонала от аварий механического оборудования инженерных систем;

навыками пользования нормативной базой систем Водоснабжения и водоотведения, принципами проектирования инженерных систем и оборудования;

основными способами по защите окружающей среды от вредного воздействия механического оборудования инженерных систем;

навыками технической эксплуатации зданий, сооружений, объектов жилищнокоммунального хозяйства;

навыками доводки и освоения технологических процессов строительного производства, эксплуатации, обслуживания зданий, сооружений, инженерных систем;

навыками контроля за соблюдением технологической дисциплины при эксплуатации механического оборудования;

навыками практической деятельности по реализации научно-технической информации, передового отечественного и зарубежного опыта по расчету и подбору механического оборудования в помещениях зданий различного назначения;

навыками технологии монтажа, наладки, испытания и сдачи в эксплуатацию инженерных систем и оборудования;

навыками опытной проверки оборудования и средств технологического обеспече-

ния;

навыками профилактического осмотра, приемки и освоения вводимого оборудования, навыками составления технической документации и инструкций по эксплуатации и ремонту оборудования;

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в области дисциплины «Механическое оборудование инженерных комплексов и систем».

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Введение.

Значение дисциплины "Механическое оборудование инженерных комплексов и систем" для формирования знаний инженера по будущей специальности. История создания, современное состояние и перспективы развития вентиляторов, нагнетателей и тепловых двигателей

2. Общие сведения о нагнетателях.

Классификация. Области применения. Гидравлические и газовые машины. Лопастные насосы. Объемные насосы. Струйные насосы и пневматические подъемники для жидкостей. Классификация насосов по свойствам перемещаемой ими среды и основным параметрам. Области промышленного использования различных насосов. Основные положения и определения. Подача, давление, напор и энергия, создаваемые насосом и вентилятором. Мощность и коэффициент полезного действия. Совместная работа насоса и водопровода

3. Центробежные насосы и вентиляторы.

Основы теории. Принцип действия. Уравнение Эйлера. Теоретический и действи-

6

тельный напоры. Уравнение потока жидкости в рабочем колесе. Влияние угла рабочих лопастей на создаваемый напор. Течение в межлопастных каналах. Основные размеры рабочего колеса. Подводы и отводы. Мощность и к.п.д. Многоступенчатые центробежные насосы. Уравновешивание осевой силы в центробежных насосах. Теоретические и действительные характеристики. Регулирование подачи. Параллельное и последовательное включение центробежных насосов в сеть трубопроводов. Неустойчивость работы. Помпаж.Центробежные насосы. Формы рабочих колес. Коэффициенты полезного действия. Гидравлический расчет колеса с цилиндрическими лопастями. Допустимая высота всасывания. Характеристики. Регулирование подачи. Основные конструктивные элементы и конструкции центробежных насосов. Влияние температуры жидкости на конструкцию. Конструкции агрегатов с центробежными насосами. Выбор насосов и приводных двигателей. Устройство и эксплуатация насосных установок. Центробежные вентиляторы. Основные понятия. Применение. Энергия, сообщаемая газу центробежным вентилятором. Давление вентилятора. Подача, мощность и КПД 0вентилятора. Выбор вентилятора. Характеристики и регулирование. Конструктивное выполнение. Вентиляторные установки. Влияние механических примесей в газе на работу вентилятора

4. Компрессорные машины.

Основы теории. Основные понятия. Типы компрессоров. Термодинамика компрессорного процесса. Коэффициенты полезного действия компрессоров. Охлаждение. Ступенчатое сжатие. Количество ступеней. Промежуточное давление. Сверхзвуковые компрессоры. Характеристики лопастных компрессорных машин. Особенности регулирования лопастных компрессоров. Центробежные компрессоры. Ступень центробежного компрессора. Мощность на валу, приближенный расчет ступени, конструкции центробежных компрессоров. Осевые компрессоры. Ступень осевого компрессора. Конструктивные формы, метод расчета основных размеров ступени. Поршневые компрессоры. Индикаторная диаграмма, процессы сжатия и расширения газа, мощность и к.п.д. поршневого компрессора. Многоступенчатое сжатие. Конструктивные типы. Подача и давление поршневого компрессора, работающего на трубопровод. Регулирование подачи. Компрессорные установки. Роторные компрессоры. Способ действия, подача, мощность и КПД. Регулирование подачи. Конструкции роторных компрессоров

5. Паровые турбины.

Принцип действия, основы устройства, классификация. Расчет турбинной решетки. Определение мощности и КПД. Конденсационные турбины. Схемы и конструкции конденсаторов. Насосы, эжекторы. Охлаждение циркуляционной воды. Конденсационные турбины малой, средней и большой мощности. Теплофикационные турбины. Турбины с противодавлением и с регулируемым отбором пара. Диаграммы режимов турбины с промежуточным отбором пара. Работа турбинной ступени в переменном режиме. Основа регулирования мощности паровых турбин. Принципиальные схемы паротурбинных установок. Турбинные установки атомных электростанций

6. Газовые турбины.

Назначение и классификация. Рабочий процесс и характеристики ГТУ. Режимы работы и конструкция газовых турбин

7. Поршневые двигатели внутреннего сгорания.

Назначение, устройство, классификация, рабочий процесс. Основные параметры и характеристики ДВС. Тепловой расчет

8. Детандерные машины.

Поршневые детандеры. Принцип работы, холодопроизводительность, КПД и отводимая мощность поршневого детандера. Турбодетандеры. Принцип работы, конструктивная схема, характеристики, классификация и области применения турбодетандеров

9. Классификация механического оборудования систем водоснабжения и водоотведения.

Введение в механическое оборудование инженерных комплексов и систем водо-

7

снабжения и водоотведения 10. Основные энергетические параметры нагнетателей.

Изучение параметров, характеризующих работу насосных и воздуходувных агрега-

тов.

11. Конструкции насосных агрегатов.

Конструкции насосов, применяемых в системах водоснабжения и водоотведения. 12. Водопроводные насосные станции.

Классификация насосных станций. Режимы работы ВНС.

13.Водопроводные насосные станции. Проектирование водопроводных насосных станций

14.Канализационные насосные станции. Классификация насосных станций. Режимы работы КНС. 15.Канализационные насосные станции. Проектирование канализационных насосных станций

1.3Порядок освоения материала

За время обучения, по мере освоения учебного материала, студенты также должны выполнить расчетно-графические работы. По окончанию курса сдается экзамен. Студенты, не выполнившие расчетно-графические работы, до экзамена не допускаются.

8

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция – это важнейшее звено дидактического цикла обучения, цель которой - формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в доходчивом изложении основных положений изучаемой дисциплины и ориентации на наиболее ее важные вопросы.

Большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей предоставляет личное общение на лекции преподавателя со студентами.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Он помогает внимательно слушать и лучше запоминать в процессе осмысленного записывания. Также конспект незаменим, как опорный материал при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций и их теоретический базис

Силовые общепромышленные установки - это установки, которые имеются практически на каждом промышленном предприятии независимо от специфики и характера технологического процесса. К общепромышленным установкам относят компрессорные, насосные, вентиляционные, воздуходувные установки и подъемно-транспортные устройства. Расход электроэнергии силовыми общепромышленными установками составляет 45 - 60% общезаводского электропотребления, а именно (для крупного машиностроительного завода): 20 - 25% электроэнергии потребляют компрессорные для выработки сжатого воздуха; 15 - 20% - вентиляционные установки; 5 - 6% - насосные водозабора и перекачки воды; 7 - 8 % - подъемно-транспортные устройства. В силовых установках применяют асинхронные и синхронные двигатели трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением от 127 В до 10 кВ, а при необходимости регулирования производительности установок - двигатели постоянного тока. Мощность таких силовых установок в общем случае изменяется в широком диапазоне от долей единицы, единиц (например, электродвигатели задвижек, затворов, подачи масла) до десятков (30 - 60) мегаватт (кислородные турбокомпрессоры и воздуходувки доменных печей). Характер нагрузки, как правило, ровный, особенно для мощных компрессорных, насосных и вентиляционных установок, а толчки нагрузки имеют место только при пусках двигателей. Двигатели основных механизмов (компрессоры, вентиляторы, насосы) имеют продолжительный режим, а двигатели вспомогательных устройств (например, задвижки, затворы, дозаторы) - повторнократковременный или кратковременный режим работы. Коэффициент мощности таких приемников электроэнергии достаточно стабилен (0,8 - 0,9). Для электропривода крупных

9

насосов, компрессоров и вентиляторов чаще всего применяют синхронные двигатели, работающие в режиме перевозбуждения (с опережающим коэффициентом мощности). Расположение электрооборудования силовых установок стабильно. Требуемая степень бесперебойного электроснабжения приемников электроэнергии силовых установок зависит от назначения и мощности установки, характера и требований технологического процесса конкретного производства.

Насосами называются машины, служащие для перекачки и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкостей с твердыми и коллоидными веществами и газов. Следует заметить, что машины для перекачки и создания напора газов (газообразных жидкостей) выделены в отдельные группы и получили название вентиляторов и компрессоров.

Компрессоры (Общие сведения)

Компрессорами называются нагнетатели, служащие для подачи сжатого воздуха или газа под избыточным давлением более 0,2-0,3 МПа. Повышенная степень сжатия в компрессорах обусловливает изменение термодинамических условий состояния воздуха или газов.

Области применения поршневых и центробежных компрессоров различны и соответствуют особенностям этих машин. Так, поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия р2/р1 при относительно ограниченной подаче воздуха или газа. Поршневые компрессоры обладают высоким коэффициентом полезного действия и применение их наиболее целесообразно при давлениях более 1 МПа и при малых подачах (не более 100-150 м3/мин).

Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) конструктивно и по принципу действия сходны с многоступенчатыми центробежными насосами. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ и поэтому имеют место тепловые процессы. Использование центробежных компрессоров наиболее целесообразно при подаче больших количеств воздуха (не менее 50 м3/мии) при сравнительно невысоком давлении

(0,7-0,8 МПа).

Рис.1 Классификация компрессоров.

У каждого из типов компрессорных машин имеются свои преимущества и недостатки, которые должны быть учтены при выборе установки в каждом конкретном случае.