Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосы, вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ. Учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки 08.03.01«Строительство», профиль «Т.pdf
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
Кафедра «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
В.П. Демешкин, Б.Р. Романенко, А.В. Плужник
НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ И
КОМПРЕССОРЫ В СИСТЕМАХ ТГВ
Учебно-методическое пособие
Макеевка - 2020
УДК 628.8
ББК 38.712
Д 30
З.В. Удовиченко – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры
«Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция» ГОУ ВПО «ДОННАСА»;
А.Б. Бирюков - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
«Техническая теплофизика», ГОУВПО «ДОННТУ»
Рекомендовано к изданию советом факультета
инженерных и экологических систем в строительстве
ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»
30 июня 2020 г., протокол № 11
Рецензенты:
Д 30 Демешкин, В.П. Насосы, вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ
: учебно-методическое пособие для студентов направления подготовки
08.03.01 «Строительство», профиль «Теплогазоснабжение и вентиляция» / В.П.
Демешкин, Б.Р. Романенко, А.В. Плужник. – Макеевка: ГОУ ВПО «ДОННАСА»,
2020. – 70 с.
Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ
«Насосы, вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ».
Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с программой
курса «Насосы, вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ». Приведены краткие
теоретические сведения соответствующих разделов лекционного курса. Приведен
список необходимой литературы.
Основная цель учебно-методического пособия заключается в углублении
теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины насосы,
вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ, изучение норм и правил
проектирования, а также приобретение практических навыков.
УДК 628.8
ББК 38.712
© В.П. Демешкин, Б.Р. Романенко,
А.В. Плужник 2020
© ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2020
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ......................................................................................................................5
1 Классификация, принципы работы и области применения нагнетателей ........6
1.1 Классификация и принципы работы нагнетателей .............................................6
1.2 Области применения различных нагнетателей ................................................. 14
2 Правила безопасности для студентов, работающих в лаборатории ................ 16
3 Структура отчета о лабораторной работе ......................................................... 18
4 Правила внутреннего распорядка ...................................................................... 20
5 Основные методы измерения параметров, характеризующих работу
вентиляторов, насосов и сети. Лабораторная работа 1 .......................................... 21
5.1 Измерение давлений ........................................................................................... 23
5.2 Определение местной и средней скоростей потока .......................................... 25
5.3 Измерение скорости вращения вала .................................................................. 27
5.4 Определение расхода .......................................................................................... 27
5.5 Измерение мощности, потребляемой электродвигателем ................................ 28
5.6 Выполнение работы ............................................................................................ 29
6 Определение характеристик радиального вентилятора. Лабораторная работа
2 ............................................................................................................................. 30
6.1 Общие сведения .................................................................................................. 33
6.2 Проведение испытаний вентилятора ................................................................. 33
6.3 Обработка результатов измерений .................................................................... 35
7 Работа вентилятора с сетью. Лабораторная работа 3 ...................................... 38
7.1 Общие сведения .................................................................................................. 38
7.2 Порядок выполнения работы ............................................................................. 39
8 Последовательная работа вентиляторов. Лабораторная работа 4 ................... 41
8.1 Общие сведения .................................................................................................. 41
3
8.2 Порядок выполнения работы ............................................................................. 43
9 Параллельная работа вентиляторов. Лабораторная работа 5 .......................... 45
9.1 Общие сведения .................................................................................................. 45
9.2 Порядок выполнения работы ............................................................................. 47
10 Измерение вибраций работающего вентилятора. Лабораторная работа 6 ...... 49
10.1 Общие сведения ................................................................................................ 49
10.2 Порядок выполнения работы ........................................................................... 50
11 Балансировка рабочего колеса вентилятора. Лабораторная работа 7 ............. 52
11.1 Общие сведения ................................................................................................ 52
11.2 Порядок выполнения работы ........................................................................... 52
12 Определение шумовой характеристики вентилятора. Лабораторная работа 8 .
............................................................................................................................. 56
12.1 Общие сведения ................................................................................................ 56
12.2 Порядок выполнения работы ........................................................................... 57
13 Определение характеристик насоса. Лабораторная работа 9 ......................... 59
13.1 Общие сведения ................................................................................................ 59
13.2 Порядок проведения работы ............................................................................ 59
14 Регулирование радиального вентилятора упрощённым направляющим
аппаратом. Лабораторная работа 10 ....................................................................... 63
14.1 Общие сведения ................................................................................................ 63
14.2 Порядок выполнения работы ........................................................................... 63
14 Экономика эксплуатации нагнетателей ............................................................ 64
Список литературных источников .......................................................................... 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Порядок работы с измерительным комплектом ИШВ-1 ...... 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Перевод уровней вибрации в значения виброскорости ........ 70
4
ВВЕДЕНИЕ
Неотъемлемой частью инженерного оборудования различных зданий,
систем и сооружений являются нагнетатели, к которым относятся насосы,
вентиляторы и компрессоры. Без них невозможна работа систем отопления,
вентиляции, кондиционирования воздуха и газоочистки, водоснабжения и
водоотведения, т. е. всех тех систем, которые связаны с жизнью и деятельностью
человека. Знание принципов работы, конструкций и способов выбора
нагнетателей необходимо для решения многих инженерных задач строительного
дела.
Теоретическую часть дисциплины «Насосы вентиляторы и компрессоры в
системах теплогазоснабжения и вентиляции» следует изучать последовательно в
соответствии с тематическими разделами настоящего учебно-методического
пособия.
Главными направлениями в дальнейшем совершенствовании нагнетателей
является повышение их максимального КПД и улучшение эксплуатационных
качеств, т. е. надежности действия, удобства регулировки (с применением
автоматики), простоты ремонта, ограничения шума и вибрации при работе. Не
малое значение также имеет уменьшение массы, использование при изготовлении
недефицитных материалов, снижение стоимости.
Очень важно знать, что экономичность работы нагнетателей (а одни только
вентиляторы потребляют до 10 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии)
определяется не только их высоким максимальным КПД, но и правильным
выбором нужного типа, размера, режима работы и т. д.
В целях лучшего усвоения и закрепления у обучающихся полученных
теоретических знаний в учебное пособие включены необходимые справочные
материалы и расчетные формулы.
5
1 КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ОБЛАСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ НАГНЕТАТЕЛЕЙ
1.1 Классификация и принципы работы нагнетателей
Гидравлическая машина, в которой происходит преобразование
механической работы в механическую энергию жидкости, называется
нагнетателем. Основное назначение нагнетателя - повышение полного давления
перемещаемой среды. В зависимости от степени сжатия воздуходувные машины
разделяют на вентиляторы (степень сжатия до 15 кПа) и компрессоры (степень
сжатия не менее 0,2 МПа).
Нагнетатели разделяются на объемные и динамические [1–7]. Объемные
нагнетатели работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой
среды повышается в результате сжатия. К ним относятся возвратнопоступательные и роторные насосы [1]. Динамические нагнетатели работают по
принципу силового воздействия на перемещаемую среду. К ним относятся
лопастные нагнетатели и нагнетатели трения (например, дисковые) [2, 3].
В лопастных нагнетателях движение жидкости происходит за счет
вращения колеса со специальными профилированными лопатками.
В центробежных, диаметральных и осевых лопастных машинах давление
среды создается вследствие возникновения центробежных сил при закручивании
жидкости лопатками вращающегося колеса.
В вихревых машинах перемещение жидкости происходит за счет давлений,
возникающих в вихрях, которые образуются на кромке лопаток и захватываются
колесом.
Основные достоинства лопастных нагнетателей: плавность подачи,
простота регулирования производительности [4, 5]. Давление, развиваемое ими,
меньше, чем у объемных нагнетателей, однако, вполне достаточно для
большинства систем теплоснабжения и вентиляции.
Центробежные и осевые нагнетатели применяются в качестве насосов и
6
вентиляторов, диаметральные – в качестве вентиляторов, вихревые – насосов.
Рассмотрим принципы работы этих четырех типов машин.
Конструкцию центробежных нагнетателей рассмотрим на примере
центробежного вентилятора (рисунок 1.1). Рабочее колесо 2 размещается в кожухе
(корпусе) 3 и закрепляется на валу, который соединяется с электродвигателем.
При вращении рабочего колеса в центре его создается разряжение, в следствии
чего через коллектор 1, воздух поступает внутрь колеса, подхватывается
лопатками и выбрасывается в кожух 3, а затем пройдя по спирали выходит через
нагнетательный патрубок 5. Центробежные нагнетатели имеют наибольший из
всех лопастных машин коэффициент полезного действия (КПД).
1 - коллектор; 2 - рабочее колесо; 3 - спиральный кожух; 4 - лопатка
Рисунок 1.1. Схема радиального вентилятора
Диаметральные нагнетатели (рисунок 1.2) имеют следующие основные
элементы: рабочее колесо 2, коленообразный кожух 3, всасывающее 1 и
нагнетательное 4 отверстия. К достоинствам этих машин относятся: простота
конструкции, меньший, по сравнению с центробежными нагнетателями, уровень
шума. Однако, КПД диаметральных нагнетателей меньше, чем у центробежных
машин.
7
1 – вход воздуха; 2 – рабочее колесо; 3 – кожух; 4 – выход воздуха
Рисунок 1.2 - Схема диаметрального вентилятора
Схема устройства осевого нагнетателя –показана на рисунке 1.3. Его
конструкция включает рабочее лопастное колесо 3, цилиндрический кожух 5,
обтекатель на входе воздуха 6. Таким образом, осевые нагнетатели обладают
следующими достоинствами: простотой конструкции, компактностью, высокой
производительностью. К их недостаткам следует отнести то, что создаваемое ими
давление и КПД меньше, чем у центробежных машин.
Схема вихревого насоса показана на рисунке 1.4. Колесо 1 представляет из
себя сплошной диск, по краям которого расположены лопатки 2. Диск
размещается в плоском корпусе так, что лопатки почти касаются его верхней
части и свободно проходят в нижней части.
Жидкость подводится к корпусу трубопроводом 4 и выходит через
трубопровод 5. К преимуществам вихревых нагнетателей можно отнести простоту
конструкции, высокое, по сравнению с другими лопастными машинами, давление,
однако, КПД вихревых машин ниже, чем у большинства других нагнетателей.
Перемещение жидкости в объемных нагнетателях производится за счет
движения твердого рабочего тела, совершающего вращательное или возвратнопоступательное движение.
Различают три типа объемных нагнетателей: поршневые, зубчатые,
пластинчатые.
8
1 - коллектор; 2 - входной направляющий аппарат;
3 - рабочее колесо; 4 - выходной направляющий аппарат;
5 - цилиндрический кожух (обечайка); 6 - обтекатель
Рисунок 1.3 - Схема осевого вентилятора
1 – рабочее колесо; 2 – лопатка; 3 – корпус;
4 – всасывающее отверстие; 5 – выходное отверстие
Рисунок 1.4 - Схема вихревого насоса
Схема поршневого нагнетателя приведена на рисунке 1.5. В цилиндре 1
перемещается поршень 2. При его движении вверх под ним образуется
разрежение, и жидкость из всасывающей трубы через клапан 3 поступает в
9
цилиндр. При обратном ходе поршня под ним образуется повышенное давление,
клапан 3 закрывается, клапан 4 открывается, и жидкость поступает в
нагнетательный трубопровод.
1 - корпус; 2 - поршень; 3 - всасывающий клапан; 4 - нагнетательный клапан
Рисунок 1.5 - Схема поршневого нагнетателя
1 – корпус; 2 – шестерня
Рисунок 1.6 - Схема зубчатого насоса
Достоинствами поршневых машин являются: высокий КПД, высокое
давление. Поршневые нагнетатели имеют определенные недостатки:
неравномерность подачи жидкости, сложность соединения с электродвигателем,
совершающим вращательное движение, быстрый износ клапанов, сложность
10